iy Au los 4) 生物 多 梓 性 与 人 类 未 来 BIOLOGICAL DIVERSITY AND THE FUTURE OF HUMAN BEINGS 第 二 届 全 国生 物 多 样 性 保护 与 持续 利用 研讨 会 论文 集 Proceedings of the Second National Symposium on the Conservation and Sustainable Use of Biological Diversity 中 国 科 学 院 生 物 多 样 性 委员 会 Biodiversity Committee, the Chinese Academy of Sciences 林业 部 野生 动物 和 森林 植物 保护 司 Department for Wildlife and Forest Plants Protection, the Ministry of Forestry 国家 环保 局 自然 保护 司 Department of Natural Conservation，National Environmental Protection Agency 中 国 农 业 科学 院 The Chinese Academy of Agricultural Sciences 家 教委 科技 司 Department of Science and Technology, State Education Commission 中 国 林 业 出 版 社 1995 , y hy U wo wii 15501 图 书 在 版 编目 (CIP) 数据 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 /中 国 科 学 院 生 物 多 样 性 委员 会 ， 林 业 部 野生 动物 和 和 森林 植物 保护 司 ， 国 家 环保 局 自然 保护 司 ， 中 国 农 业 科 学 院 ， 国 家 教委 科技 司 编 . 一 北京 : 中 国 林业 出 版 社 ，1998.9 ISBN 7-5038-2110-8 OF--On-- OH OF: OH ，@ 生 物 多 样 性 -资源 保护 -中 国 -文集 @ 生 物 多 样 性 -资源 利用 -中 国 -文集 Q92 a — i — i! 中 国 版 本 图 书馆 CIP 数据 核 字 (98) 第 25889 号 中 国 林业 出 版 社 出 版 北京 西城 区 刘海 胡同 7 号 邮政 编码 : 100009 天 津 新 昔 印 刷 厂 印刷 新 华 书店 北京 发 行 所 发 行 开本 : 787x 1092 毫米 1/16 MK: 30 FR: 7150 FF 1998 年 9 月 第 1 版 1998 年 9 月 第 1 次 印刷 印 数 : 1 一 1000 ie St: 80.00 元 编辑 委员 会 主 编 : REM 副 主 编 : ( 依 姓 色 拼音 为 序 ) KAR “马克 平 (常务 ) BAH 王 MD HRS 杨 朝 飞 委 员 : ( 依 姓氏 拼音 为 序 ) KES MER KAA KE RHR EAR 高 贤明 KOM SRR F H SAP Riek PEt ARH ER Ew EE HH ERB HAR HAE 严 © BRE 张 新 时 朱 广 庆 主持 单位 : 中 国 科学 院 生 物 多 样 性 委员 会 林业 部 野生 动物 和 森林 植物 保护 司 国家 环保 局 自然 保护 司 中 国 农业 科学 院 国家 教委 科技 司 Editorial Board Editor-in-Chief : Chen Yi-yu Vice-Editor-in-Chief ， Chen Ren-jie Ma Ke-ping (executive editor) Tong Feng-qin Xie Huan-zhong Yang Chao-fei Members: Chen Chang-du Chen Jia-kuan Chen Ren-jie Chen Yi-yu Chen You-chun Dong Yu-chen Gao Xian-ming Hou Xiang-yang Lei Zhong-liang Li Bo Ma Ke-ping Qian Ying-qian Sun Xue-feng Tong Feng-qin Wang Jie Wang Ren Wang Wei Wang Zu-wang Xie Huan-zhong Xu Zai-fu Yan Xun Yang Chao-fei Zhang Xin-shi Zhu Guang-qing Responsible Institutions: Biodiversity Committee, the Chinese Academy of Sciences Department for Wildlife and Forest Plants Protection, the Ministry of Forestry Department of Natural Conservation, National Environmental Protection Agency The Chinese Academy of Agricultural Sciences Department of Science and Technology, State Education Commission 责任 编辑 : KM 正文 设计 : PK PK Wang Ren arr rol ee at 和 es. ate Se 4 1 bE ‘ Il 前 生物 多 样 性 保护 与 持续 利用 已 成 为 国际 社会 和 各 国政 府 普遍 关注 的 热点 。 在 我 国 各 有 关 部 门 的 组 织 和 推动 下 ， 生 物 多 样 性 保护 与 持续 利用 的 研究 和 实践 正在 全 国 范围 内 广泛 地 开 展 。 我 国政 府 积极 履行 《生物 多 样 性 公约 》， 制 订 了 《中 国生 物 多 样 性 保护 行动 计划 》， 并 于 1994 年 6 月 14 日 正式 发 布 实施 ; 《中 国生 物 多 样 性 国情 报告 》 也 即将 完成 。 八 五 期 间 在 国 家 有 关 部 门 的 支持 下 , “生物 多 样 性 保护 与 持续 利用 的 生物 学 基础 "、“ 中 国生 物 多 样 性 保护 生态 学 的 基础 研究 ”和 “中 国 主 要 濒危 植物 的 保护 生物 学 研究 ”等 生物 多 样 性 方面 的 重大 项 目 已 经 或 即将 结 题 。 全 球 环 境 基 金 (GEF)、 世 界 银 行 和 联合 国 环境 规划 署 等 国际 组 织 和 机 构 也 分 别 对 中 国 的 自然 保护 区 管理 、 生 物 多 样 性 研究 和 培训 以 及 生物 多 样 性 信息 系统 建立 的 前 期 研究 等 以 赠 款 或 软 贷款 等 形式 予以 资助 。 这 些 活动 的 开展 ， 极 大 地 促进 了 我 国生 物 多 样 性 领域 的 工作 ， 特 别 是 自 1994 年 首届 全 国生 物 多 样 性 保护 与 持续 利用 研讨 会 以 来 ， 我 国 在 这 一 领域 又 取得 了 重要 的 进展 。 为 展示 研究 成 果 ， 交 流 实践 经 验 和 体会 ， 增 进 科研 人 员 和 管 理 人 员 的 联系 ， 加 速 科技 成 果 的 转化 ， 促 进 我 国 的 生物 多 样 性 保护 与 持续 利用 工作 ， 由 中 国 科学 院 生 物 多 样 性 委员 会 和 林业 部 野生 动物 和 森林 植物 保护 司 发 起 ， 联 合 国家 环保 局 自然 保 护 司 、 中 国 农业 科学 院 和 国家 教育 委员 会 科技 司 共 同 组 织 召 开 第 二 届 全 国生 物 多 样 性 保护 与 持续 利用 研讨 会 。 这 项 活动 得 到 了 有 关 领 导 和 广大 的 生物 多 样 性 保护 与 持续 利用 及 其 相关 领 域 的 研究 和 管理 人 员 的 大 力 支 持 和 积极 响应 ， 使 得 会 议 开 得 很 成 功 ， 达 到 了 预期 目的 。 会 后 组 成 的 编辑 委员 会 ， 在 “论文 摘要 汇编 ”和 会 议 报告 的 基础 上 选编 了 本 论文 集 。 本 文集 共 收 入 学 术 论文 69 篇 ， 大 会 讲话 6 篇 和 4 个 附录 。 在 编辑 过 程 中 ， 本 着 “百花 齐 放 ， 百 家 争 鸣 "， 文 责 自 负 的 原则 ， 充 分 尊重 作者 意见 ， 以 便 比 较 人 全面、 客观 地 反映 我 国生 物 多 样 性 保 护 与 持续 利用 领域 的 最 新 进展 。 中 国 科学 院 植物 所 杨 亲 二 研究 员 和 高 贤明 博士 为 本 文集 的 编辑 付出 了 艰辛 的 劳动 ， 本 文 集 5 个 主持 单位 的 有 关 领 导 和 专家 大 力 支持 ， 在 此 文集 即将 付 梓 之 际 ， 说 向 他 (她 ) 们 表示 诚挚 的 谢意 。 由 于 时 间 仓促 ， 内 容 广泛 ， 可 能 会 有 很 多 不 尽 如 人 意 之 处 ， 热 切 欢迎 各 位 专家 、 学 者 和 同行 朋友 提出 宝贵 的 意见 。 本 书 编 委 会 1997 #11 A 208 ¢ . 7 : 和 a nid : : 4 a | a Sere r 7 BR AN ¥ ty na f ; 民 中 本 +a ae Sane x at ooee 4X AA Oe re ORR fa a CNA eck ee a sai TUM PRA MRS (owe E PAWL Me Ss hak hy errors ws Ae teh anaws ARTE DRAKE REY PAGE REM A RH CIID) 432R. bane a LE a Hakan ae nas tie a eT MRM AM RD th ea 二 全 下 天 让 cect rs : oe 254 BM eH ag wt errr t - oe ek he ht hie Gh eee ca | hah ardent wt Hit 8H, LM ARS ， shone ‘ : RHR Ee OA Mm ET dh D Pea eam to ee AR RI im) pee ee ! eee ble & R atoe 2 yore Ke R TEER ie eis RRR ee Tat aay a Yf or oan man ny aS, | 人 全 - ¥ Sy we : << wd x Z par 44 会 讲话 在 第 二 本 与 持 丈 利用 研讨 关上 的 讲话 六。 十 在 第 二 届 全 国生 物 多 样 性 保护 与 持续 利用 研讨 会 上 的 讲话 …… 和 5 RRA 在 第 二 届 全 国生 物 多 样 性 保护 与 持续 利用 研讨 会 上 的 讲话 na 佟 凤 勤 闭幕 词 … oe ; st se ab peal aa nae 遗传 多 样 性 遗传 多 样 性 的 定义 、 研究 新 进展 和 新 概念 半生 HAGE ER , Fe 新 疆 杂 草 黑 麦 的 遗传 多 样 性 … oa) (sialon miele lsiaieaisia ein's alvin nein laivloiuinio| sralu vine ain /eiciein are ally Ls 7 5 BE BE EAR OO EE AR BE BBD eee eee BERS SM SH ER DDR EERE ns RU ARTES 分 子 生 物 学 技术 在 遗传 多 样 性 研究 中 的 应 应 用 何 文 珊 ， 陆 键 键 物种 多 样 性 一 些 荒漠 植物 濒危 原因 的 剖析 及 其 保护 对 策 … 二 黄 培 佑 等 杭州 石 工 节 ( Mosza 种 子 生产 过 程 的 研究 ee ee 人 ore 能 四 清 等 (11) (12) (14) (15) (19) (24) (3h) (37) (43) (48) (54) (63) (68) (77) (81) (86) (91) (95) 三 峡 特 有 植物 荷 叶 铁 线 蕨 (Adiantum reniforme var. sinense) 生境 特征 的 初步 研究 ………… Ss Man sin cen 4a nae » wwe Nip itp sie are dt the Meshes gdh Sabah cccdbac ie dole eh alec 沈 泽 吴 等 滨 东 南 的 珍稀 濒危 植物 及 其 自然 保护 研究 pe 陆 树 刚 等 我 国 树 柳 科 植 物 的 多 样 性 及 其 保护 对 策 . 从 荣 Be vit den ee ea amdaenA a 6hs RAE 广西 大 明山 蕨 类 植物 多 样 性 研究 pp 和 太平 等 EAE Ce oe ee een ae See ne, ee 胡 东 等 对 百 山 祖 冷杉 的 现在 、 过 去 和 未 来 趋势 的 初步 探讨 ……………pppp FLAG EM 从 四 川西 南部 冕 宁县 中 全 新 世 古 森林 探讨 生物 多 样 性 变化 ……………: Xl PK, FE ARIZ (104) (109) (114) (123) (130) (137) (141) (145) mie, 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 朱 哟 空间 动态 的 种 群生 存 力 分 析 模型 IBIS 的 建立 :ee ERE, EID ry Ba] 97 pS EU) Te ET EEA ee eee eee eee cee cee cee ceeceeesscsscssensersessees SAE ME Se ay BS YEE WS, BD HEA Hy REE nee eee cee eee cee cet eee cee eee cee eee eneceeneeeceenenaaceeens 黄 文忠 等 三 亚 鹿 回 腾 岸 礁 造 礁石 珊瑚 移植 的 初步 研究 pp 于 登 梦 等 纤维 素 酶 产生 菌 的 多 样 性 coe eee cece cee eee tee eeeceeennace senses ene eesceeseeteneee serene 平 文祥 等 中 国 牧草 根瘤 菌 生物 多 样 性 的 收集 、 保 藏 、 评 价 及 利用 …………'……:……: 宁国 效 竺 Metapopulation 的 概念 及 其 在 植物 种 群生 态 学 中 的 应 用 〈II) 异 质 种 群 理论 对 植物 种 群生 态 学 研究 工作 的 影响 ， ee ores 时 万 辉 等 全 球 性 的 变 暖 怎样 影响 物种 生存 . ee ee 生态 系统 多 样 性 片断 热带 雨林 的 “岛屿 效应 ”与 物种 多 样 性 消长 规律 研究 …………………… 许 再 富 等 a 演 蔡 系列 的 群落 基本 特征 乌江 流域 喀斯特 生态 系统 生物 多 样 性 与 流域 梯级 开发 的 相关 变化 效应 NOPE =e - BAR, Abi 洪 河 自然 保护 区 草地 植物 种 类 组 成 与 生态 系统 多 样 性 . 人 东 灵 山 主 要 群落 类 型 的 植物 生活 型 谱 和 区 系谱 的 主 成 分 分 析 ……………… 贺 军 钊 等 北京 东 灵 山地 区 辽东 标 幼 林 与 成 熟 林 物 种 多 样 性 的 比较 研究 ………………… EBS 昆 峙 山 主要 林 型 土壤 种 子 库 及 幼苗 分 布 特点 - 0 土壤 种 子 库 与 植被 的 关系 - eee ie 长 白山 西部 阔 叶 红 松林 早春 阶段 草本 植物 物种 多 样 性 的 研究 ……………… 赵 秀 海 等 毗邻 天 然 林 的 人 工 林 生物 多 样 性 研究 .pp…: sid 河南 省 连 康 山 自 然 保护 区 植被 类 型 的 研究 …………: cao. Se TLRS 高 贤明 等 片断 化 生境 的 特点 及 对 生态 系统 过 程 的 影响 ……… 和 9 S&P fa 群落 最 小 面积 的 概念 及 其 确定 方法 - aa a LTR Eee 生物 多 样 性 保育 和 全 球 变化 研究 中 的 陆地 生物 群 区 类 型 ……………… PARE, TR AT 福建 武平 帆布 天 然 米 桂 林 皆 伐 火烧 后 物种 多 样 性 变化 的 研究 ……………… 游 水 生 等 湿地 生物 多 样 性 保护 与 对 策 . 0 Bute, 3.03 dk ea 鸭绿江 口 滨海 湿地 自然 保护 区 保护 价值 的 研究 cee cce cee ce cece eee eee dee 曹仁 江 鸭绿江 口 滨海 湿地 自然 保护 区 生物 多 样 性 及 其 建设 的 研究 co 董 志 刚 ， 魏 春 辽宁 双 台 河口 国家 级 自然 保护 区 建设 与 生物 多 样 性 的 就 地 保护 …………… 杨 福 林 等 辽宁 省 的 生物 多 样 性 保护 与 持续 利用 二 re Ft Yy Fah Be RE VE BIR Da TEE AGP AT cee eee cee ceeceeceecencenceeneeeeeaeeaeeaes 董洁 ， 唐 廷 贵 Ped eit AE hs Wy BPE HE YR Th FEA Hn vite ws dda ee alee aap eh Fev RNadd ste cede ae cbeete 00 AE (150) (455) (161) (175) (185) (194) (199) (205) (210) (218) (224) (229) (237) (253) (260) (265) (269) (275) (282) (288) (293) (297) (302) (309) (316) (323) (339) (345) (351) (354) (358) (365) (370) (375) 目 录 陕西 米 仓 山南 坡 植物 优势 种 群 特征 及 多 样 性 分 析 ppp XR, RRS 板栗 与 真菌 共生 体 的 多 样 性 及 协同 进化 0 秦岭 等 生物 多 样 性 信息 管理 计算 机 新 技术 在 生物 多 样 性 信息 系统 中 的 应 用 前 景 ee 夏 经 世 ， 伍 玉 明 关于 生物 多 样 性 信息 系统 的 问题 与 建议 工 研究 与 技术 Sena eplelsa\nainiafae b.we\e a dine esas eue BE HS 生物 多 样 性 信息 管理 数据 库 的 建立 和 应 用 本 朱 建 国 ， AR] jz HE 基于 GIS 的 生物 多 样 性 信息 系统 的 设计 Sin 'aihejalet a utataretd cre eiatuisiaw’ sy visto sieiw eile sie dialureialcis ein whwleiatistet a ERS 中 国 农 作物 遗传 多 样 性 信息 管理 系统 chatal alavolptpie ius uu (dl ote Meielviw siuju/etelwultetule thlate ae a'etaluMwiahsje ws 张 贤 珍 等 NUTAS 坟 语 二 二 个 植 牺 数量 分 类 研究 的 自动 生成 系统 ee 潘 孝 铭 海洋 生物 分 类 数据 录入 质量 控制 的 一 种 方法 pp 陈 虹 助 ， 蔡 淇 松 HE OR 让 .作者 索引 ， 与 会 代表 名 单 本 gaat adit 2. waacetiee 3. hes anv ine! 国内 近年 出 版 的 生物 多 样 性 方面 的 书籍 简介 - WN (395) (400) (406) (416) (423) (429) (434) (438) (445) (449) (455) *- (457) … (459) > (463) -4-> 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 CONTENT SPEECHES AT THE GENERAL MEETING Opening Address aag Zhibao (1) Welcome Address from Nature Conservation Department of National Environment Proteciton Agency pp Yang Chaofei (3) Welcome Address from the Chinese Academy of Agricultrial Sciences *--+***** Wang Ren (11) Welcome Address from State Education Commission, Depatrment of Sciences and Technology pp Chen Dongsheng (12) Welcome Address from Bureau of Science and Technology for Resources 7 and Environment, Chinese Academy of Sciences *****"*********** Tong Fengqgin (14) Closing Address pe Yiyu (15) GENETIC DIVERSITY Definitions, Progress and New Concept of Genetic Diversity - Hu Zhiang and Wang Hongzin (19) Wild Relatives of Crops and Their Protection in China ………… Dong Yuchen and Liu Xu (24) Genetic Diversity of Secale cereale Subsp. segetale from Xinjiang ………… Lu Junjun etc. (31) Vistas in the Research of the Major Economic Characters of the Germplasm Resources of Vitis amurensis cvrtstetttetteeeet see seeeee ees Ge Yuxiang etc. (37) Germplasm Resource of Myrica nana in Guizhou Province and its Conservation - Liu Ning and Li Zhenfen (43) Ex situ Protection and Genetic Diversity of Chinese Milu ( Elaphurus davidianus ) 300 060 600 c0e 000 ns 000 ncccecces cus ccceceeseceeens ectevccesonsecesececasesceccs Zhang Linyuan etc. (48) Exploring the Diversity of Plant Secondary Metabolic Products from Phytoecdysones Qi Minghua (54) Measurement Methods for Genetic Diversity of Animals … Su Bing and Zhang Yaping (63) Molecular Biotechniques Used in the Researches of Genetic Diversity - He Wenshan and Lu Jianjian (68) SPECIES DIVERSITY Studies on the Reason of the Endangerment and Conservation Strategy of Some Desert Plants pp Huang Peiyou etc. (77) A study on the Process of Seed Production of Mosla hangchowensis ******** Ge Ying etc. (81) Effects of Light Intensity on Mosla hangchowensis st1ttr tt tttttt ete sstsee see ees Ge Ying etc. (86) The water Absorption and Germination of Seeds of the Endangered A 录 5 a aa a ES ET TST ERE VET OSS ST TEE Sr Se De SS SS 让 个 全 汪 于 让 全 于 Plant Cathaya argyrophylla pp Li Qingmei and Xie Zongqiang (91) Astudy on the Interspecific Association and Selection of the Trees in the Mixed Stand for the Ex Situ Conservation of Five Rare and Endangered Species in the Badagongshan Mountain *-+"*+*++*+"++ Xiong Siging etc. (95) A Preliminary Study on the Habitat Attributes of Adiantum reniforme var. sinense, An Endangered species of the Three Gorge Region “………: Shen Zehao etc. The Rare and Endangered Plants and Their Conservation in Southeast Yunnan : Lu Shugang etc. The Diversity of the Tamaricaceae in China and Its Conservation Strategy - Pan Borong On the Cause of the Endangerment and Conservation Strategy of Monimopetalum chinese, A Species Endemic to China <*+++++*+++*+++++ Xie Guowen A Study on the Diversity of the Pteridophytes in the Daming Mountain, Guangxi Province «::++++s+tteteetereereeeeeeeeeeeeceeceese ess eneneeseeneenes He Taiping etc. Studies on the Flora of Wulingshan Mountain ae rset reece eee Hu Dong etc. Discussion on the Past and Present Situation and Future Trends of Abies beshanzhuensis 5 Kong Zhaochen etc. A Study on a Paleoforest in Southwest Sichuan and its Change in Species Diversity sersereees Diu Helin and Li Chengbiao Ibis: A Model for Spatial Population Viability Analysis for the Crested Ibis (Nipponia Nippon) strrttttrtttteseteees Li Xinhai and Li Dianmo Status and Protection of Wildlife in the Qumulongma Nature Reserve, Tibet - Chen Yun and Zhang Linyuan Composition of Epigeous Macrofungal Communities in the Dongling Mountain, Beijing <*1t++sssssrsrreseeeeceeseeseesseesssseeresteseeess, Huang Yongging etc. Modular Theory of Plant Population and Its Practice * Sun Shucun and Chen Lingzhi Shark Fisheries in China and Its Impacts on Shark Populations -*::- Yang Guang etc. The Current Status and Conservation of the Chinese merganser (Mergus squamatus ) in Heilongjiang Province, China ppp Liu Bowen etc. Biodiversity of Butterflies in Nanwan Penisula，Hainan ………… Huang Wenzhong etc. A Preliminary Study on Hermatypic Coral Transplantation on Luhuitou Fringing Reef, Sanya pp Yu Dengpan ete. Diversity of Cellulase—Producing Microorganisms ***+*++++*+++*+*+++++ Ping Wenxiang etc. The Collection, Conservation, Assessment and Application of Biodiversity bf ‘the:Chinese Fodder ‘Rhiizobia’ <- « « i ; 4 ‘ <4 in 4 7 Se Ta. . ay Pa} ie J p R ¥ ; Ss ad nein tie sioner 4 : 7) VJ yy . M4 a aa * *S ‘ | 二 = 和 « cy ey : b ot : \ | Ly i. Rit ws , @ 3 : cast), rl , j P 人 be rh ee", . ; Ss i ‘ . . ye Ts > é 4 t 7 7 三 ’ : f | , o d " ‘4 > 4 ‘ 胡 志 昂 等 :遗传 多 样 性 的 定义 \ 研 究 新 进展 和 新 概念 < 全 遗传 多 样 性 的 定义 、 研 究 新 进展 和 新 概念 胡 志 昂 “ 王 洪 新 (中 国 科 学 院 植 物 研 究 所 ,北京 ，100093 ) 摘要 站 传 多 样 性 即 生物 的 遗传 变异 ,有 广义 和 狭义 两 种 定义 。 从 远古 时 代 起 ,人 们 就 选择 生 牺 的 变异 ,形成 现在 数 以 千 计 、\ 万 计 的 动 植物 和 微生物 品种 。 达 尔 文 极端 重视 这 个 司空 见 愤 极 为 普遍 而 学 术 界 长 期 忽视 的 现象 ,进行 系统 总 结 和 深入 的 思考 。 他 把 种 内 的 多 样 性 和 物种 的 多 样 性 及 适应 性 联系 起 来 ,为 物种 是 由 变种 形成 的 进化 理论 提供 大 量 无 可 辩驳 的 证 据 。 从 此 ， 生物 学 从 根本 上 摆脱 了 神学 ,成 为 一 门 科 学 。 遗 传 多 样 性 研究 产生 了 和 孟 德 尔 遗 传 定律 。 遗 传 学 随 所 用 遗传 标记 从 形态 、 细 胞 ,生化 和 分 子 水 平 而 从 经 典 遗 传 学 发 展 到 分 子 遗 传 学 。 基 因 概 念 发 生 很 大 的 变化 。 现 在 是 分 子 生物 学 阶段 ,包括 生物 多 样 性 在 内 的 各 个 生物 学 分 支 学 科 都 因为 引进 分 子 生物 学 的 概念 、 方 法 而 面目 一 新 。 群 体 送 传 学 应 该 改变 基因 观念 。 以 利用 遗传 资源 为 基础 的 “绿色 革命 "在 解决 粮食 危机 的 同时 ,也 暴露 出 遗传 一 致 性 的 危险 。 反 复 说 明 遗传 多 样 性 的 损失 是 物种 绝 灭 的 内 部 原因 。 全 球 遗 传 资源 运动 发 展 为 全 球 生物 多 样 性 运动 。 生物 技术 对 生物 多 样 性 的 利用 早已 超出 物种 的 范围 。 最 近 国内 外 的 研究 均 表明 ,生态 系统 和 物种 的 保护 都 离 不 开 分 子 遗 传 研究 。 我 们 最 近 提 出 了 生态 系统 功能 基本 单位 的 概念 。 认 为 生 态 系统 功能 中 生物 多 样 性 的 作用 主要 是 基因 的 多 样 性 。 总 之 ,遗传 多 样 性 应 该 有 广义 的 解释 ， 才能 和 物种 和 生态 系统 多 样 性 的 研究 结合 起 来 ,组 成 生物 多 样 性 科学 。 KH RES AX 进展 定义 生物 多 样 性 科学 ”生态 系统 基本 功能 单位 1 遗传 多 样 性 的 定义 McNeely 等 (1990) 在 回答 “什么 是 生物 多 样 性 "问题 时 ,为 遗传 多 样 性 下 的 定义 是 ;遗传 信息 的 总 和 ,蕴藏 在 地 球 上 植物 动物 和 微生物 个 体 的 基因 中 。” 但 在 群体 遗传 学 界 ,遗传 多 样 性 主要 指 种 内 群体 间 和 群体 内 的 遗传 变异 , 施 立 明 等 (1993) 称 为 “狭义 "的 定义 ;而 把 Me- Neely 的 定义 称 为 广义 的 定义 ,物种 以 上 的 分 类 群 以 及 种 群 以 上 的 生态 学 系统 都 包括 了 各 自 的 遗传 多 样 性 。“ 广 义 " 和 *“ 狭 义 "的 差别 在 于 后 者 只 涉及 种 内 。 这 里 的 种 指 的 是 生物 学 种 。 经 典 和 遗 传 学 时 期 ,群体 遗传 学 研究 的 只 是 形态 变异 ,而 实际 观察 到 的 形态 变化 包括 遗传 和 环境 的 分 量 。 通 过 控制 环境 ,可 以 减少 或 消除 环境 分 量 。 最 好 是 进行 不 同 变异 类 型 之 间 的 杂交 和 后 代 观 察 , 即 备 德尔 遗传 分 析 来 确定 特征 能 否 和 遗传 .遗传 方式 和 遗传 力 。 因 此 实验 只 能 在 生物 学 种 内 进行 。 群 体 遗 传 学 在 数学 模型 和 实验 证 据 两 方面 都 只 能 主要 涉及 最 简单 的 等 位 基因 突 变 。 后 来 发 明 的 遗传 标记 :等 位 酶 限制 片段 长 度 多 态 性 和 微 卫 星 DNA 特别 受到 青睐 ,因为 其 互 显 性 遗传 方式 适合 统计 分 析 。 但 是 , 当 我 们 把 遗传 多 样 性 作为 整个 生物 多 样 性 的 一 个 组 成 部 分 来 考虑 时 ,狭义 的 定义 就 不 能 满足 研究 和 保护 的 需要 。 下 面 从 历史 和 现状 进一步 探讨 广义 定义 上 的 遗传 多 样 性 的 意义 。 2 ”历史 上 的 遗传 多 样 性 研究 自 有 人 类 起 就 认识 到 生物 多 样 性 。 人 们 早 就 看 到 生物 (包括 人 类 自己 ,俗话 说 :一 母 生 九 « 2 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 子 , 子 子 不 同 ) 普遍 发 生 遗 传 变异 ,并 利用 这 些 变异 ,造就 了 数 以 千 \ 万 计 的 动 植物 、 微 生物 品 种 。 但 在 理论 上 ,生物 学 界 对 这 个 司空 见 惯 的 现象 熟视无睹。 因为 圣经 上 讲 物 种 是 造物 主 分 别 创 造 的 ,适应 性 被 解释 为 造物 主 的 智慧 。 变 异 只 在 种 下 出 现 , 可 能 是 生活 条 件 引 起 的 ,与 上 帝 创 造 的 物种 多 样 性 无 关 。1837 年 以 后 ,达尔 文 把 两 种 多 样 性 联系 了 起 来 。 在 《物种 起 源 》 周 建 人 等 译本 17 一 19 页 可 以 读 到 :从 “通常 为 自然 学 者 们 忽视 ” ,有 ”高度 价 值 " 的 “家 养 动物 和 栽 培植 物 ” 的 细心 研究 ,如 何 为 他 了 解 物种 起 源 “ 这 个 难 解 的 问题 提供 最 良好 的 机 会 "。 他 写 到 : “我 充分 相信 ,物种 不 是 不 变 的 ;那些 属于 所 谓 同 属 的 生物 都 是 另 一 个 并 且 一 般 是 已 经 绝 灭 的 物种 的 直系 后 代 , 这 与 任何 一 个 物种 的 公认 的 变种 是 该 物种 的 后 代 , 是 同样 的 情形 "。 达 和 尔 文 用 遗传 多 样 性 来 解释 物种 的 多 样 性 和 生态 适应 性 ,为 生物 学 从 根本 上 摆脱 神学 而 获得 独立 和 空前 的 发 展商 定 了 基础 。 达 尔 文 的 进化 论 是 一 套 完整 理论 ,不 仅 是 动 植 物 在 家 养 和 自然 条 件 下 的 变异 ,而 且 包 括 生存 斗争 、 自 然 选 择 、 生物 在 时 间 (地 质 和 胚胎 发 育 ) 和 空间 (地 理 ) 上 的 分 布 以 及 生殖 的 作用 等 。 一 百 多 年 来 ,已 经 证 明 他 的 “ 泛 生 说 “是 错误 的 ;生存 斗争 和 选择 在 进化 中 的 作用 不 断 受 到 观察 和 研究 的 质疑 。 唯 有 遗传 多 样 性 的 论述 不 仅 没 有 受到 挑战 而 且 从 形态 发 展 到 细胞 \、 生理 生化 和 分 子 水 平 , 越 来 越 证 明 其 重要 性 。 这 个 过 程 也 就 是 遗传 学 从 经 典 时 期 ,经 过 细胞 和 生化 时 期 到 达 分 子 遗传 学 的 过 程 。 以 形态 变异 为 标记 ,通过 杂交 后 代 的 统计 分 析 ,1865 年 孟 德 尔 发 现 了 遗传 规律 ,直到 1900 年 被 广泛 证 实 并 为 世人 所 知晓 。1909 年 约翰 孙 把 和 孟 德 尔 因 子 简称 为 "基因 ”"。20 年 代 摩 尔 根 把 基因 定位 于 染色 体 , 基 因 的 含义 不 仅 指 决定 生物 性 状 的 基本 单位 ,也 是 复制 、 突 变 和 重组 的 基本 单位 。Luria 和 Delbruck (1943) 用 数理 统 计 证 明 大 肠 杆 菌 抗 噬菌体 的 突变 发 生 在 接触 噬菌体 之 前 ,说 明生 物 变异 的 原因 在 生物 体内 而 不 在 环境 。 不 久 ,Avery 等 (1944) 就 证 明 决 定 细菌 特征 的 因子 是 DNA。Watson 和 Crick (1953) 提出 DNA 双 螺 旋 模 型 ,从 理论 上 阐明 了 DNA 是 唯一 满足 基因 四 种 基本 功能 的 分 子 ， 标志 分 子 生 物 学 的 诞生 。Benzer (1957) 大 肠 杆 菌 噬菌体 基因 精细 结构 的 研究 ,发 现 这 四 个 单 位 的 DNA 长 度 差别 很 大 ,因而 基因 被 分 别 定名 为 顺 反 子 、 复制 子 \、 突变 子 和 重组 子 。 基 因 和 党 狭义 指 顺 反 子 ,有 编码 蛋白 质 的 功能 。Jacob 和 Monod (1961) 乳糖 发 酵 诱导 的 深入 遗传 分 析 ,发 现 紧密 连锁 的 顺 反 子 (结构 基因 ) 所 编码 的 功能 相关 酶 的 合成 由 同一 顺 反 子 内 的 操纵 基 因 进 行 顺 式 调节 并 受 远 端 的 顺 反 子 ( 调 节 基 因 ) 进行 反 式 调 节 。 真 核 生 物 功能 相关 基因 并 不 构成 操纵 子 。 一 个 功能 顺 反 子 不 仅 包 括 蛋 白质 的 编码 序列 ,更 多 的 是 调控 序列 。DNA 从 3 到 3’ 分别 有 增 强 子 (enhancer) ,对 环境 直接 或 间接 应 答 的 顺 式 或 反 式 调节 序列 ,CAATbox， TATAbox, 转 录 起 始 信号 ,核糖 体 结合 序列 ,转译 起 始 密码 子 ,分 割 编 码 序 列 的 内 含 子 ,转译 中 止 密码 子 , 聚 腺 苷 化 信号 等 。 现 在 可 以 从 序列 不 仅 知道 蛋白 质 的 氨基 酸 顺 序 从 而 了 解 其 性 质 和 可 能 功能 ,而 且 知 道 基 因 调 节 的 情况 。 例 如 近 一 个 世纪 的 研究 在 酵母 的 第 3 染色 体 上 发 现 37 个 顺 反 子 ,而 Olive 等 (1992) 报道 的 全 序列 分 析 ,一 举 鉴 定 出 182 个 新 顺 反 子 ,彻底 曾 明 了 该 染色 体 的 全 部 遗传 信息 。 高 等 动 植物 仍 有 一 些 序 列 ,尤其 是 重复 序列 如 微 卫 星 DNA, 我 们 还 不 能 确定 其 功能 ,但 也 是 遗传 信息 的 一 部 分 。 在 很 多 植物 和 某 些 动物 中 重复 序列 占 总 DNA 的 一 半 甚 至 绝 大 部 分 。 分 子 生 物 学 已 经 相当 清晰 、 客 观 \ 严格 地 阐明 了 生命 活动 的 物理 化 学 本 质 ,从 此 生物 学 完全 摆脱 了 生机 论 ,成 为 一 门 精 确 的 科学 。 细 胞 是 生命 的 基本 单元 ,分 子 生 物 学 的 渗透 产生 了 细胞 生物 学 。 分 子 系统 学 和 分 子 生 态 学 的 兴起 也 反映 出 生物 学 已 全 方 位 进 和 分子 生 物 学 时 期 。 遗传 学 在 宏观 领域 的 发 展 始 于 20 ER ARH CM MER EAHA ,产生 群体 遗 BA a Bh a ee PE EY EE aE PS pe Op 传 学 。 进 化 过 程 描述 为 突变 、 繁 育 系统 .选择 和 迁移 对 基因 频率 的 影响 。60 年 代 中 叶 以 前 主 要 以 形态 和 染色 体 为 标记 ,然后 是 等 位 酶 ,90 年 代 才 广泛 用 DNA 标记 。 不 仅 所 用 的 方法 灌 后 ,更 严重 的 是 在 基本 理论 上 除 中 性 学 说 有 所 创新 以 外 ,其 余 都 没有 超出 达尔 文学 说 的 范围 。 一 方面 是 因为 受到 数学 模型 的 束缚 , 另 一 方面 基因 概念 没有 更 新 。 今 日 ,群体 遗传 学 家 对 遗传 多 样 性 的 理解 不 应 局 限于 种 内 ,而 应 落实 在 DNA 序列 上 , 即 广义 的 遗传 多 样 性 定义 。 何 况 至 今 系统 学 界 对 物种 的 概念 尚未 达成 共识 。Solbrig (1991)《 从 基因 到 生态 系统 》 一 文 就 提 到 : “生物 全 部 遗传 变异 最 终 来 自分 子 水 平 ,与 核酸 的 物理 化 学 性 质 相 联系 。 遗 传 变 异 不 仅 整合 到 生理 和 生化 功能 ,而 且 整 合 到 物种 的 生态 框架 。 近年 来 分 子 标 记 的 应 用 ,显示 出 分 子 遗 传 学 在 基因 、 物 种 和 生态 系统 保护 中 有 多 方面 用 途 。 国 外 可 见 Wayne (1996) 的 综述 。 国 内 也 有 一 些 报道 ,用 类 似 的 分 子 技术 ,如 RAPD、DAF、 微 卫星 DNA 和 DNA 序列 分 析 研 究 我 国 特有 物种 的 遗传 多 样 性 ,得 到 类 似 的 结果 和 结论 。 细 节 可 参考 已 经 出 版 的 4 中 国 动 植物 遗传 多 样 性 ?专著 ( 胡 志 晶 、 张 亚 平 主 编 ) 。 总 之 ,生物 学 作为 一 门 科学 的 发 展 历史 是 从 遗传 多 样 性 研究 开始 的 , 它 所 提供 的 遗传 标记 标志 着 遗传 学 和 生物 科学 发 展 的 各 个 阶段 。 3 遗传 多 样 性 利用 的 历史 地 球 上 人 类 出 现 之 前 ,处 于 生态 等 级 高 的 生物 就 利用 生态 等 级 低 的 生物 的 多 样 性 。 动 物 取 食 有 一 定 的 范围 , 专 食 淀粉 类 植物 器 官 的 ,是 利用 蔗糖 合成 酶 的 产物 。 专 食 叶 子 的 昆虫 , 利 用 光合 作用 产物 。 动 物 大 概 不 懂 分 类 学 ,没有 物种 的 概念 ,所 以 它们 的 营养 来 自 McNeely 等 (1990) 定义 的 遗传 多 样 性 。 人 类 也 是 这 样 , 先 利 用 的 是 广义 的 遗传 多 样 性 ,后 来 才 深 入 种 内 ， 利用 狭义 的 遗传 多 样 性 。 随 着 人 类 社会 的 进步 ,利用 生物 多 样 性 的 方式 变化 了 , 变 广 谱 为 狭 谱 , 变 采集 为 家 养 。 我 们 的 食物 来 源 越 来 越 单调 ,只 有 极 少 数 生物 种 类 被 集中 利用 。 绿 色 革 命 把 这 个 现象 推 到 了 极 端 ,高 产品 种 的 全 面 推广 ,很 快 排除 了 大 量 当 地 农家 品种 。 最 近 15 年 内 ,印尼 丢失 1500 + 地 水 稻 品 种 。 现 在 种 植 的 80% 是 新 品种 ,而 且 来 自 同一 个 母 本 CWRI 等 ,1990 ) ,菲律宾 、 孟 加 拉 、 斯 里 兰 卡 也 有 类 似 情 况 。1974 一 1976 水 稻 褐 飞 乔 产生 生物 型 2, 在 菲律宾 和 印尼 大 爆 发 ,1982 一 1983 再 次 大 发 生 〈 张 德 蒸 ,1988)。 在 美国 经 济 中 起 巨大 作用 的 玉米 种 植 业 ,1970 年 因 小 斑 病 造成 10 亿美 元 损失 ,因为 杂交 玉米 亲本 几乎 都 是 工 型 不 育 系 细胞 质 , 对 小 斑 病 敏 感 , 大 爆发 席卷 美国 整个 “玉米 带 "。 遗 传 所 页 旭 先 生 介 绍 ,中 国 作物 的 遗传 一 致 性 也 很 严重 。 1964 年 我 国 小 麦 三 种 锈病 大 爆发 。 后 来 通过 染色 体 工 程 引 进 黑 麦草 (Loliuz ) 染色 体 1RS 的 抗 锈 基因 ,目前 60% 小麦 品 种 带 这 个 基因 ,这 就 十 分 危险 。 果 然 ,1990 年 锈病 再 次 成 灾 ,因为 产生 了 抗 1RS 抗 锈 基 因 的 新 生理 小 种 。 在 人 类 历史 上 遗传 一 致 性 的 危害 反复 发 生 ,一 再 提醒 人 们 遗传 多 样 性 的 重要 性 ,这 就 有 了 从 60 年 代 开 始 一 直 延 续 至 今 的 全 球 遗 传 资源 运动 。 从 理 论 上 也 说 明 物 种 的 稳定 性 依赖 于 遗传 多 样 性 。 随 着 近年 来 物种 灭绝 和 生态 系统 退化 的 加 速 ， 80 年 代 起 科学 家 们 进一步 提出 生物 多 样 性 的 术语 ,宣传 生物 多 样 性 保护 和 持续 利用 的 重要 性 ,得 到 了 公众 的 认可 。 联 合 国生 物 多 样 性 公约 经 过 多 年 协商 ,终于 达成 一 致 ;争论 的 焦点 是 遗传 资源 和 技术 转让 。 技 术 主 要 指 生物 技术 ,尤其 是 重组 DNA 技术 ,完全 不 受 生 物 亲 缘 关 系 的 限制 。 一 个 生物 的 有 用 基因 可 以 整合 到 任何 生物 的 基因 组 并 顺利 实现 其 功能 。 遗 传 多 样 性 的 利用 早已 超出 物种 的 范围 ,把 遗传 多 样 性 还 限于 种 内 ,显然 是 一 种 过 时 的 概念 。 4 生物 多 样 性 科学 re 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 经 过 近 20 年 的 讨论 ,国际 学 术 界 提出 生物 多 样 性 科学 ,其 核心 课题 是 生态 系统 功能 中 生 物 多 样 性 的 作用 (DIVERSITAS, 1996) ,详细 的 学 术 讨 论 可 参见 Solbrig (1991); Heywood 和 Watson (1995) 。 我 们 最 近 研 究 了 生态 过 渡 带 某 些 物种 在 形态 ` 生 理 、 蛋 白质 和 DNA 水 平 上 的 遗传 多 样 性 。 过 渡 带 异 质 景 观 造 成 生境 片段 化 ,影响 基因 流 。 近 交 可 能 增加 罕见 等 位 随机 丢 “ 失 的 机 会 ,但 也 同时 增加 突变 随机 固定 的 可 能 ,两 者 都 促进 遗传 分 化 。 异 交 植 物 发 生 部 分 近 交 ,总体 上 增加 遗传 多 样 性 。 特 别 是 与 异 质 景 观 相 关 的 繁育 系统 多 样 性 造成 植物 种 内 种 间 极 端 复杂 的 多 样 性 。 实 验证 明 过 滤 带 异 质 景观 的 隔离 小 种 群 存在 一 些 新 基因 ,通过 基因 流 整 合 到 两 翼 的 斑 块 中 心 种 群 , 提 高 整个 物种 的 遗传 多 样 性 。 看 来 , 异 交 或 异 交 兼 近 交 ( 自 交 、 无 融 合生 殖 或 营养 繁殖 ) 所 造就 的 高 度 遗 传 多 样 性 是 物种 成 为 生态 系统 优势 种 的 条 件 之 一 。 我 们 发 现 我 国生 态 系统 的 主要 优势 种 几乎 都 是 异 交 或 异 交 为 主 的 。 繁 育 系统 与 生态 系统 功能 的 关 系 需 要 深入 研究 。 生 态 过 渡 带 异 质 景观 群落 的 多 样 性 还 是 一 个 天 然 实验 室 ,为 我 们 展示 了 和 群 落 的 成 分 如 何 随 环境 变化 而 变化 。 本 着 从 简单 到 复杂 的 原理 ,例如 在 毛乌素 地 区 我 们 分 析 了 最 简单 而 环境 胁迫 最 严重 的 硬 梁 景观 生态 类 型 。 提 出 中 间 锦 鸡 儿 -根瘤 菌 - 象 甲 组 成 生态 系统 的 基本 功能 单位 , 锦 鸡 儿 是 优势 种 ,其 他 两 个 是 关键 种 。 基 本 功能 单位 的 确定 ,有 助 于 阐明 生 态 系统 多 样 性 的 发 展 过 程 。 还 有 更 为 简单 的 陆地 生态 系统 ,特别 是 在 极端 生境 下 的 我 国 北方 沿海 重 盐 渍 土壤 上 盐 地 碱 鞍 (Suaeda maritima var. salsa) 单独 一 种 组 成 的 群落 。 与 毛乌素 沙 地 相 比 ,这 里 并 不 缺 水 ;只 是 水 中 盐 浓度 太 高 ,其 他 植物 不 能 从 中 吸收 水 分 。 盐 地 碱 轩 利用 外 界 丰 富 的 Na+\K+、CLT 等 离子 ,通过 组 织 和 细胞 的 分 室 性 渗透 调整 , ,使 得 植株 水 分 吸收 系统 的 水 势 低 于 环境 ,保证 了 水 分 供应 〈 可 参见 胡 志 晶 , 王 洪 新 1995 的 评述 )。 盐 渍 条 件 下 有 充分 的 矿质 供应 ,包括 NO - ;所 以 生物 固氮 也 不 是 维持 当地 生态 系统 功能 的 必需 条 件 。 可 能 最 基本 的 条 件 除 高 耐 盐 外 ,是 光合 作用 以 及 由 此 产生 的 同化 能 力 所 驱 动 的 包括 糖 酵 解 、 三 羧 酸 循 环 、 蛋 白质 和 核酸 合成 ,支持 细胞 的 分 裂 、 分 化 和 伸 长 ,实现 一 定 的 生物 量 。 在 类 似 的 盐 渍 生 境 , 有 时 可 以 找到 纯 芦 苇 群 落 或 盐 地 碱 篷 - 芦 苇 混 合群 落 , 因 为 芦苇 也 有 了 耐 高 盐 的 能 力 。 所 以 维持 生态 系统 功能 的 可 以 是 系统 发 育 上 相距 很 远 的 物种 。 物 种 可 以 蔡 代 , 耐 高 盐 能 力 ( 由 一 个 或 若干 耐 盐 基 因 编 码 ) 必 不 可 少 。 随 着 土壤 盐分 减少 , 耐 低 盐 的 植物 侵入, 形成 各 种 复杂 的 盐 生生 态 系统 。 其 实 , 生 态 系统 功能 是 指 物质 和 能 量 流动 ,其 中 生物 学 因素 就 是 生理 生化 过 程 。 包括 生物 之 间 的 相互 作用 ,如 寄主 一 寄生 物 关 系 。 也 包括 生物 对 环境 的 应 答 。 分 子 生物 学 早 已 证 明 全 部 过 程 都 是 在 各 种 基因 ( 仅 是 序列 不 同 ) 指 令 下 实现 质 和 量 的 调控 。 不 难 推论 :生态 系统 功能 的 多 样 性 实质 上 是 基因 的 多 样 性 ,也 就 是 McNeely 等 (1990) 定 义 的 遗传 多 样 性 , 即 施 立 明 等 (1993) 称 为 广义 的 遗传 多 样 性 。 现 在 是 分 子 生 物 学 时 期 ;生命 活动 及 其 调控 的 本 质 基本 上 可 以 由 碱 基 序 列 及 其 产物 氨基 酸 序列 来 解释 ,包括 DNA 和 和 蛋白 质 的 相互 作用 。 可 以 预计 生态 系统 功能 中 生物 多 样 性 的 作用 这 一 生物 多 样 性 科学 的 核心 课题 ,最 终 还 要 由 DNA 中 AT、G、C 的 排列 来 前 明 。 参考 文 献 胡 志 晶 , 王 洪 新 .1995. 植 物 抗旱 耐 盐 基 因 研 究 进展 . 研 玉 祥 等 主编 :植物 分 子 生 物 学 .北京 :科学 出 版 社 ,204-213 施 立 明 ,页 旭 , 胡 志 晶 .1993. 遗 传 多 样 性 . 见 陈 灵芝 主编 :中 国 的 生物 多 样 性 .北京 :科学 出 版 社 ,99-113 张 德 慈 .1988. 植 物 遗 传 资源 一 未 来 植物 生产 的 关键 .北京 :中 国 农业 科技 出 版 社 Avery O.T. ,MacLeod C.M. ,McCarthy M. 1944. Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneu- mococcal types. J. Exp. Med .79:137-156 BAR EA RE SEE AY EM EE EA RS : 25-2 eeeeeeeeeeeeeRRRRRRREIIEIESSSIEIERRISEIREEEELSSSIIEEEEIESGEEEIEISSIISIIIIIIES 二 的 SS Benzer S. 1957. The elementary units of heredity. in McElroy,W.D. ,Glass,B. (eds. ). The Chemical Basis of Heredity . Baltimore: Johns Hopkins Press, 70-93 DIVERSITAS. 1996. DIVERSITAS: An international programme of biodiversity science: Operation plan Heywood, V.H. , Watson, R. T. 1995. Global Biodiversity Assessment . Cambridge: Cambridge Univ. Press Jacob, F. ,Monod,J.1961.Genetic regulatory mechanisms in synthesis of proteins. J . Mol. Biol .3:318 — 356 Luria,S.E. ,Delbruck, M. 1943, Mutations of bacteria from virus sensitivity to virus resistance. Genetics .28:491 — 511 McNeely, J. A. , Miller, K.R. , Reid, W. V. et al. 1990, Conserving the World Biological Diversity. IUCN, WRI,CI, WWFUS, The World Bank Clive,S.G. , van der Aart, Agostoni— Carbone et al. 1992. The complete DNA sequence of yeast chromosome III. Nature . 357 :38 — 46 Solbrig,O.T. 1991. From Genes to Ecosystems: A research agenda for biodiversity. IUCN ,SCOPE, UNESCO. Cambridge, Mass. Watson,].D. ,Crick F H C. 1953. Molecular structure of nucleic acid,a structure for deoxyribose nucleic acid. Nature . 171:737 一 738 Wayne, R. 1996. Conservation genetics: apply anywhere. World Conservation .1:15 — 17 WRI, IUCN, UNEP. 1992. Global Biodiversity Strategy. WRI, IUCN , UNEP DEFINITIONS , PROGRESS AND NEW CONCEPTS OF GENETIC DIVERSITY Hu Zhiang , Wang Hongzxin (Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093) There exist broad and narrow definitions of genetic diversity in recent literature. Genetic variation which is an ordinary phenomenon has been known since ancient time. Darwin is the first man who treated it in a scientific way and used it to explain species diversity and ecological adap- tation. Since then, biology has become a field of science released from religious explanation of life. Genetic diversity constitutes the basis of Mendel law. The history of genetics as well as biology from classical to cytological, biochemical and molecular ones can be labelled by the markers used . Gene concept changed remarkably. Population genetics should adopt new concept of gene. Green revolution partially solved food problem and showed the risk of genetic identity. It also indicated that species maintenance depends on its genetic diversity. Global genetic resources movement has changed into global biodiversity movement recently. Utilization of genetic diversity by biotechnolo- gy,especially gene technology claimed that the definition of genetic diversity should be considered ina broad sense. The work of molecular genetics is urgently needed for conservation of genes, species and ecosystems. From our research on ecotones,a new concept,i.e. basic functioning unit of ecosystems, has been suggested and used to understand the development of ecosystems. In the study on roles of biodiversity in ecosystem functioning, much more attention should be paid to gene diversity,i.e. genetic diversity in a broad sense. Key words: Genetic diversity, History, Progress, Definition , Biodiversity science, Basic function- ing unit of ecosystem - an 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 中 国 作 物 野 生 近 缘 植 物 及 其 保护 董 玉 琛 x] 2 (中 国 农业 科学 院 作 物品 种 资源 研究 所 ,北京 100081) 摘要 “作物 野生 近 缘 植物 往往 含有 作物 本 身 不 具备 的 抗 病 虫 \ 抗 逆 、 优 质 \ 丰 产 、 细 胞 质 雄 性 不 育 等 有 用 基因 ,是 改良 作物 的 重要 种 质 资源 。 本 文 列 举 了 一 些 将 野生 近 缘 植物 中 的 优良 基因 转 入 作物 的 事例 。 作 物 基 因 源 分 类 系统 是 保护 和 利用 作物 野生 近 缘 植物 的 理论 基础 。 本 文 介 绍 了 小 麦 \ 水稻 \ 大 豆 三 种 作物 的 一 二 、 三 级 基因 源 ,并 指出 年 轻 作 物 物种 的 基因 源 范围 较 宽 ， 古老 物种 基因 源 的 范围 较 窗 ,原因 是 前 者 在 遗传 上 比较 活跃 ,后 者 在 遗传 上 比较 保守 。 中 国 国 家 作物 种 质 库 和 种 质 国共 保存 各 种 作物 野生 近 缘 植物 约 2 万 份 。 本 文 着 重 介绍 了 起 源 于 中 国 的 主要 作物 : 稻 \ 大豆 村、 么 称 、 茶 、 桑 等 野生 近 缘 植物 在 中 国 的 收集 和 保存 情况 。 提 出 了 进 一 步 保护 作物 野生 近 缘 植物 的 建议 。 关键 词 野生 近 缘 植物 AAR 种 质 资源 保护 作物 野生 近 缘 植物 常常 含有 作物 本 身 不 具备 的 多 种 优良 基因 ,是 改良 作物 的 重要 种 质 资 源 。 因 而 ,近年 来 对 它 的 研究 \ 利 用 和 保护 日 益 受到 国内 外 重视 。 1 作物 野生 近 缘 植物 在 作物 改良 中 的 利用 价值 一 般 说 来 ,作物 野生 近 缘 植物 往往 含有 作物 本 身 不 具备 的 抗 病 虫 . 抗 道 . 优 质 、 丰 产 、 细 胞 质 雄 性 不 育 等 有 用 基因 ,例如 : 1.1 抗 病 虫 性 多 种 作物 已 从 野生 近 缘 植物 中 引进 抗 病 虫 基因 , 极 大 地 改进 了 作物 的 抗 病 虫 性 。 如 小 麦 已 登记 抗 条 锈病 基因 23 个 ,其 中 2 个 来 自 野生 近 缘 植物 ;已 登记 抗 叶 锈 . 秆 锈 和 白粉 病 的 基因 数 及 其 来 自 野 生 近 缘 植 物 的 相应 基因 数 分 别 为 13450、10/48 和 8/26 个 。 从 上 述 四 种 病 中 可 以 看 出 ,小麦 栽培 品种 中 的 抗 病 基 因 有 22% 来 自 近 缘 野 生 植 物 。 预 计 未 来 ,野生 近 缘 植物 提 供 的 基因 比重 将 更 大 。 水 稻 的 抗 草 状 矮 缩 病毒 基因 来 自 尼 瓦 拉 野 生 稻 (Oryza xzvara)。 棉 花 的 抗 黄 萎 病 基因 存在 于 墨西哥 野生 棉 中 。 此 类 事例 不 胜 枚 举 。 1.2 抗 逆 性 野生 近 缘 植物 在 各 种 自然 生态 环境 中 自生 自 灭 ,自然 选择 使 它们 具有 抗 寒 、 抗 旱 , 以 及 抗 盐 碱 等 各 种 不 良 土 壤 的 特性 。 美 国 已 利用 甜 根子 草 培育 出 抗 寒 性 很 好 的 甘蔗 。 1.3 优良 品质 野生 大 豆 的 蛋白 质 含量 ,有 的 高 达 54% 一 55% , 而 北方 栽培 大 豆 品 种 蛋白 质 含量 大 都 在 50% 以 下 。 栽 培 稻 品 种 蛋白 质 含量 一 般 为 8% 一 12% ,国际 水 稻 所 已 筛选 出 蛋白 质 含量 为 15% 的 野生 稻 。 普 通 小 麦 品种 蛋白 质 含量 一 般 为 11% ~16% ,而 野生 一 粒 和 野生 二 粒 小 麦 有 的 竟 达 30% 左 右 。 棉 花 的 棉籽 无 毒 .无 蜜 腺 及 高 纤维 强度 等 基因 都 存在 于 野生 种 中 。 象 牙 海 fe Fil FA GH HB ( Gossypium 态 xrberi) 与 陆地 棉 杂 交 培 育 出 纤维 强度 比 一 般 品种 高 出 一 倍 的 陆 地 棉 品 种 。 此 类 事例 很 多 。 董 玉 琛 等 :中 国 作物 野生 近 缘 植物 及 其 保护 Paes # ee 1.4 丰产 性 美国 用 玉米 与 摩 氛 禾 杂交 ,再 用 玉米 回 交 多 次 ,育成 的 材料 ,营养 体 杂 种 优势 极 强 , 作 饲 料 高 产 。 美 国 用 两 个 野生 草莓 (Fragaria spp. ) ,弗吉尼亚 草 故 与 智利 草莓 杂交 育成 的 八 倍 体 草 HE ,产量 达 80 t/hm2。 野 生 种 中 的 丰产 基因 和 杂种 优势 基因 是 不 可 忽视 的 。 1.5 细胞 质 雄 性 不 育 特性 我 国 首创 的 杂交 稻 ,其 雄性 不 育 的 细胞 质 就 来 自 普通 野生 稻 。 正 在 研究 中 的 杂交 小 麦 , 雄 性 不 育 细胞 质 来 自 提 莫 菲 维 小 麦 或 山羊 草 。 其 他 ,如 无 融合 生殖 ,染色体 自 然 加 倍 等 基因 也 大 都 存在 于 野生 近 缘 植物 中 。 所 以 说 , 野 生 近 缘 植 物 是 作物 的 重要 基因 来 源 。 2 作物 野生 近 缘 植物 和 作物 基因 源 作物 野生 近 缘 植物 指 在 系统 发 育 上 与 栽培 植物 遗传 关系 较 近 ,已 经 或 有 可 能 通过 遗传 操 作 向 作物 转移 基因 的 那些 野生 植物 , 即 作物 的 基因 源 。 作物 的 基因 源 (gene pool) 是 J.R.Harlan Al J.M.J.de. Wet (1971) 提 出 的 一 种 作物 分 类 系 统 。 每 个 作物 物种 都 有 自己 的 基因 源 。 一 般 说 来 每 种 作物 的 基因 源 分 为 三 级 :一 级 基因 狐 (primary gene pool) ,包括 该 栽培 种 的 各 类 品种 及 与 该 栽培 种 具有 相同 基因 组 的 一 切 野 生 种 、 杂 草 种 和 原始 种 ,它们 与 作物 杂交 能 正常 结实 ,并 产生 生育 能 力 正 常 的 杂种 后 代 , 向 作物 转移 基因 容易 ;二 级 基因 源 (secondary gene pool) ,包括 具有 与 作物 相似 基因 组 的 物种 ,和 多 倍 体 中 有 一 部 分 基因 组 与 作物 相同 的 物种 , 当 其 与 作物 杂交 时 产生 部 分 可 育 的 后 代 , 向 作物 转移 基因 不 很 容易 ;三 级 基因 源 (tertiary gene pool) ,不 具有 与 作物 相同 的 基因 组 并 很 难 与 作物 杂交 ,一 般 均 需 对 杂种 Fl 甚至 BC1 进行 幼 胚 拯救 ,向 作物 转移 基因 极 难 ,但 是 可 能 的 。 属于 作物 基因 源 范 围 内 的 野生 植物 就 是 作物 的 野生 近 缘 植物 。 作 物 基因 源 的 范围 因 作物 不 同 而 有 差异 。 一 般 说 来 ,多 倍 体 物 种 较 二 倍 体 物 种 基因 源 范 围 宽 。 同 时 作物 中 比较 年 轻 的 物种 基因 源 包 括 的 范围 较 宽 ;比较 古老 的 物种 ,或 系统 发 育 进 程 慢 的 物种 ,其 基因 源 包 括 的 范 围 较 罕 。 例 如 : 2.1 $38 +) & (Triticum aestivum ) 普通 小 麦 是 一 个 比较 年 轻 的 物种 。 它 是 经 过 野生 一 粒 小 麦 与 山羊 草 经 两 次 天 然 杂 交 及 分 别 两 次 杂种 染色 体 自然 加 倍 而 形成 的 ,具有 A、B`、D 三 个 基因 组 的 异 源 六 倍 体 种 。 文 献 记 载 ， 这 个 物种 的 形成 距 今 约 有 100 万 年 左右 。 从 系统 学 看 ,这 个 物种 是 较 年 轻 的 。 它 的 基因 源 范 围 较 宽 :一 级 基因 源 包 括 普 通 小 麦 的 各 类 品种 及 一 切 具 AABBDD 基因 组 的 六 倍 体 栽培 种 、 原 始 种 和 杂 草 种 (无 野生 种 )。 二 级 基因 源 不 仅 包 括 小 麦 属 内 具 AA 基因 组 的 二 倍 体 种 、 具 AABB 及 AAGG 基因 组 的 四 倍 体 和 具 AAAAGG 基因 组 的 六 倍 体 种 ,而 且 还 包括 两 个 作为 普 通 小 麦 祖 先 的 山羊 草 属 物 种 一 Sitopsis 组 山羊 草 和 粗 山 羊 草 (Aegilops iaxschii )。 除 上 述 种 属 外 小 麦 族 内 其 它 种 属 不 具备 与 小 麦 相 同 的 基因 组 ,但 是 山羊 草 属 的 另 一 些 种 ,以 及 黑 麦 属 ( Se- cale) [#2 HJR ( Elytrigia , Thinopyrum ) i& © & JB ( Haynaldia) H—-#H RE A—H#RREA 成 功 地 导 人 小 i 同时 ,普通 小 麦 已 与 另外 的 8 个 属 中 的 一 些 种 杂交 成 功 。 其 中 小 麦 X 冰 草 、 Nk x BRM NA x 新 麦草 、 小 麦 x 东方 旱 麦 草 是 我 研究 室 首 次 杂交 成 功 的 。 可 杞 于 不 po \ 麦 。 小 麦 族 内 另外 一 些 属 , 虽 目前 尚未 与 小 麦 杂 交 成 功 ,但 根据 现 有 技术 ,杂交 成 功 是 有 可 能 的 。 这 样 ,普通 小 麦 的 三 级 基因 源 应 是 小 麦 簇 内 除 一 级 基因 源 和 二 级 基因 源 以 外 的 种 属 。 由 此 看 来 ,小麦 这 个 年 轻 的 物种 ,其 基因 源 包括 了 整个 小 ae Tee ; 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 麦 族 ( 表 1)。 2.2 & BFP 4 5 eH 32 44 ( Oryza sativa ) 水 稻 则 情况 不 同 。 在 系统 发 育 中 水 稻 是 比较 古老 的 物种 , 它 的 形成 至 今 已 有 数 千 年 乃至 1 亿 年 。 稻 属 已 分 化 出 20 来 个 种 ,其 中 仅 亚 洲 裁 培 稻 (O. sativa, AA) ASE RR ARO. glaberrima ,AgAg) 为 栽培 种 。 野生 稳 中 只 有 两 个 种 , 即 普通 野生 稻 (O . rufipogon ) 和 尼 瓦 拉 野生 稻 (O. zioara ) 具 AA 基因 组 。 普 通 野 生 稻 与 亚洲 栽培 稻 杂 交 已 育成 一 些 品种 在 生产 上 使 用 ; 尼 瓦 拉 野 生 稳 的 抗 草 状 矮 缩 病 基 因 已 导 和 人 亚洲 栽培 稻 。 它 们 是 亚洲 栽培 稻 的 一 级 基因 源 。 另 外 有 3 个 种 具有 已 变异 了 的 A 基因组 , 即 非洲 栽培 稻 (O9. glaberrima,Aghg),. 6 #% A: #§(O. barthii, AgAg) MK A HE AA (O. ozgistazazizzata ,AlAl)。 它 们 较 易 与 亚洲 栽培 稻 杂 交 ( 杂 交 结 实 率 30% 一 56% )。 它 们 相互 的 基因 转移 是 可 能 的 。 这 些 种 应 属于 亚洲 栽培 稻 的 二 级 基因 源 。 稻 属 的 其 他 种 极 难 与 栽培 稻 杂 交 ,杂交 结实 率 为 零 百 分 之 几 至 十 几 。 它 们 应 为 亚洲 载 培 稻 的 三 级 基因 源 。 因 此 认为 ,比较 古老 的 物种 -亚洲 栽培 稻 的 基因 源 目 前 只 包括 水 稻 属 ( 表 1)。 表 1 小 麦 \ 水稻 和 大 豆 的 基因 源 tE B® 一 级 基因 源 二 级 基因 源 三 级 基因 源 小 麦 Triticeae 族 中 其 他 物种 (0 中 各 类 栽培 品种 ， Triticum 属 中 含 AA,AABB,AAGG, Triticum 属 中 含 AAAAGG 基因 组 的 物种 ,Aegzilozps 属 AABBDD 基因 组 的 物种 th & SS & DD 基 因 组 的 物种 KB O. sativa 中 各 类 栽培 品种 ， O.parthii(AgAg) , Oryza 属 中 含 A4A 基因 组 的 物 O.glaberrima (AgAg), Oryza 属 中 其 他 物种 ( Oryza sativa ) 种 , O. rufipogon O. nivara O. longistaminata ( AlAl) 豆 G. 类 栽培 品种 ， 大 豆 max 中 各 Ha Glycine 属 中 其 他 物种 ? (Glycine max ) G. soja 2.3 KX Z( Glycine max ) 大 豆 与 水 稻 相 似 ,是 古老 物种 。 至 今 大 豆 属 分 化 出 14 个 种 ,其 中 野生 大 豆 \G.soia) 具 有 与 栽培 大 豆 相 同 的 基因 组 ,是 栽培 大 豆 的 一 级 基因 源 。 其 他 种 均 极 难 与 栽培 大 豆 杂 交 ,能 否 属 三 级 基因 源 尚 竺 研究。 目前 尚 不 能 说 哪 一 个 种 是 二 级 基因 源 。' 故 而 栽培 大 豆 的 野生 近 缘 植物 只 包括 大 豆 属 的 两 个 种 ( 表 1) ;大 豆 属 内 的 遗传 关系 见 表 2。 上 述 比 较 年 轻 的 作物 (物种 ) 基 因 源 包括 的 范围 较 宽 ,原因 或 许 是 该 物种 从 其 亲缘 种 属 中 演化 出 来 的 时 间 尚 不 很 久 ,说 明 其 亲缘 种 属 尚 处 于 积极 分 化 和 演变 中 ,还 不 那么 保守 ,因而 这 些 亲 缘 种 属 间 尚 有 可 能 相互 杂交 和 进行 基因 交流 。 相 反 , 较 古老 的 物种 在 遗传 上 比较 保守 , 较 难 与 其 他 种 属 进行 基因 交流 ,故而 基因 源 的 范围 较 罕 。 3 中 国 的 作物 野生 近 缘 植物 及 其 保护 的 情况 众所周知 ,中 国 是 世界 作物 起 源 中 心 之 一 ,不 仅 作物 种 类 很 多 ,而 且 野 生 近 缘 植 物 丰 富 。 近 10 余年 来 我 国 组 织 过 一 些 作 物 野 生 近 缘 植物 种 质 资源 考察 收集 。 其 中 规模 较 大 的 有 1978 ~ 1983 年 的 全 国 野生 稻 考 察 ,1979 一 1982 年 的 全 国 野 生 大 豆 考 察 ,1986 一 1990 年 的 全 国 小 麦 族 植 物 考 察 ,1986 一 1990 年 期 间 全 国 几 个 生态 区 的 野生 牧草 考察 等 等 ( 董 玉 琛 ,1995)。 截 至 1995 FAR ,在 国家 作物 种 质 库 长 期 保存 的 35 份 种 质 资 源 中 ,有 约 2 万 份 为 野生 近 缘 植物 。 其 董 玉 琛 等 :中 国 作物 野生 近 缘 植物 及 其 保护 人 中 粮食 作物 的 近 缘 植物 约 工 万 份 , 油 料 作 物 的 约 0.64 万 份 , 果 、 桑 \ 茶 的 约 0.2 万 份 , 麻 类 、 甘 RPO AA 0.15 万 份 ( 郑 典 升 ,1994)。 例 如 表 2 大 豆 属 内 的 遗传 关系 种 基因 组 基因 源 ※ 栽 培 大 豆 G. max G < KEKE G. soja G Ss G. arenaria G. canescens A G.clandestina Ay G. argyrea Ag G. curvata G. cyrtoloba C G. falcata F G. latifolia Bi G. latrobeana = G. microphylla B,B KH 豆 G. tabacina B,, AB, , BB, KZEG G. tomentella E,D,AE? AD 注 :※ 中 国生 长 的 种 ;O 〇 一 级 基因 源 3.1 FAR 中 国有 3 种 野生 称 : 普 通 野 生 稻 (Oryza rufipogon ) 药 用 野生 稻 (O. officinalis ) MBE MF 生 稻 (O. zzeyeriaza )。 从 国家 作物 种 质 库 保 存 的 材料 数量 看 ,我 国 水 稻 的 地 方 品种 有 46820 个 ,分 布 在 全 国 30 个 省 、 直辖 市 、 自 治 区 (上 海 含 江苏 内 ,下 同 )。 而 野生 稻 仅 4447 份 , 仅 分 布 在 两 广 海南 演 \ 头 、 闭 、 湘 等 7 省 ,此 外 , 曾 有 在 台湾 桃源 发 现 野生 稳 的 报道 。 至 于 药 用 野生 稻 仅 发 现 于 两 广 海南 和 云南 4 省 (自治 区 )(670 份 ) , 竟 粒 野生 稻 仅 在 云南 海南 两 省 采 到 (44 份 )。 从 地 理 生态 条 件 看 ,我 国 野生 稻 分 布 南 自 海 南 省 崖 县 一 北纬 18"19“ , 北 至 江西 省 东乡 县 一 北纬 28 14 ; 西 起 云南 省 盘 江 县 一 东经 97"56' ; 东 达 台湾 省 桃园 一 东经 121"15“ ,南北 约 跨 10 个 纬度 ,东西 约 跨 23 个 经 度 ( 曹 永生 等 ,1995)。 在 这 样 广阔 的 地 理 范围 内 ,生态 条 件 千 差 万 别 ,因而 野生 稻 的 遗传 特性 多 式 多 样 。 普 通 野 生 稻 多 生长 于 温暖 多 十 气候 区 的 水 塘 边 。 药 用 野生 稳 喜 生 于 气候 更 为 温暖 湿润 , 群 山 环抱 的 山谷 小 沟 旁 ,一般 栖 生 地 四 周 有 灌 、 乔 木 笼 章 , 地 TAS EAA, PERLE AE AR RAE ,常生 长 于 山坡 的 灌 、 乔 木下 。 从 它 的 分 布 区 较 窗 上 可 知 它 对 温 湿 度 的 要 求 较 高 。 稻 属 内 的 遗传 关系 见 表 3。 3.2 FAKE (Glycine soja) 我 国 国 家 作物 种 质 库 中 保存 栽培 大 豆 种 质 16879 份 ,来 自 全 国 30 个 省 、 直 辖 市 、 自 治 区 。 野生 大 豆 在 我 国 分 布 极 广 , 除 新 疆 、 青海 海南、 台湾 尚未 发 现 野 生 大 豆 外 ,其 他 各 省 直辖市、 自治 区 均 已 采 到 野生 大 豆 。 烟 豆 (G. tabacina) M4 EEG. tomentella) 两 个 多 年 生 野 生 种 仅 零 星 分 布 于 福建 省 。 现 国家 作物 种 质 库 保 存 野生 大 豆 种 质 资源 5281 份 ,其 中 以 东北 三 省 材 料 最 多 , 晋 、 陕 \ 亲 、\ 驳 次 之 ( 曹 永生 等 ,1995)。 野 生 大 豆 在 我 国 的 分 布 界 限 , 南 起 两 广 北部 , 约 北纬 24 地 带 , 北 至 最 北国 界 ; 西 起 西藏 察 隅 , 约 东经 97" 下 , 东 至 黑龙 江 抚 远 , 约 135"E; 高 度 自 海平 面 至 海拔 2650 m( 云 南宁 藻 )。 由 此 可 见 其 生态 多 样 性 之 丰富 。 野 生 大 豆 喜 湿 , 多 生 于 河 * 2p 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 边 芦苇 塘 边 排水 沟 处 等 潮湿 地 方 。 两 个 多 年 生 野 生 种 生 于 福建 沿海 于 旱 荒 坡 上 (中 国 农学 会 遗传 资源 学 会 ,1994) 。 #3 ， 稻 属 的 遗传 关系 种 基因 组 基因 源 K ”亚洲 栽培 稻 O. sativa A O x ”普通 野生 稻 O. rufipogon A O Je Bh FF O. nivara O 非洲 栽培 稻 O. glaberrima Ag & 巴 蒂 野生 稻 O. barthii Ag (024) Kay AE O. longistaminata Al ® Kx ， 药 用 野生 舟 O. officinalis C § 澳 州 野生 稻 O. australiensis E « a BF HEB O. brachyantha F @ K PRE O. meyeriana @ BURL Et AE O. granulata e I\) Bi BF AE FG O. minuta BC i) BE A BF ARG O. punctata BC @ i FF BF AEG O.alta CD e 大 颍 野生 稻 O. grandigluma CD @ 宽 叶 野生 稻 O. latifolia CD e 紧 穗 野生 舟 O eichingeri ERG & KP BE zB O. longiglumis g 马 来 野 生 稻 O. ridleyi ® PAK NM; O-REAR Q-—REAR @=RRAR 3.3 & (Setaria italica) #¢ #4 (Panicum miliaceum ) RARRBSRABFRE, ERBAKRIGFANESZRE. RKRBCKERS RR 19773 ff. PHU. BMS KALE ,北方 各 省 均 多 ,而 南方 各 省 很 少 。 这 与 粟 的 抗旱 性 有 K. Setaria 属 的 野生 种 在 我 国有 4 种 : 青 狗 尾 草 (S$. viriais )、 金 狗 尾 草 (S. lutescens) te 尾 草 (S. palmifolia ) MRM 7 BH(S. plicata)( PRR SRE RRFS 1994). ENER 国 分 布 很 广 ,但 对 甚 基本 上 未 进行 收集 和 研究 。 KEG KER RH RAE 3229 份 ,分 布 在 以 北方 为 主 的 10 余 个 省 自治 区 ,其 中 山西 和 陕西 各 有 1000 个 以 上 品种 ( 曹 永生 等 ,1995)。 福 建 \ 海 南 和 西藏 都 有 个 别 品种 ,因此 南方 其 他 各 省 山区 未 必 不 能 找到 乘 生 品 种 。 乘 抗旱 性 极 强 , 且 易 落 粒 。 在 过 去 的 乘 产 区 有 野 乘 子 , 形 态 与 栽培 乘 相似 , 仅 植 株 和 籽粒 较 栽 培 乘 小 。 此 外 ,我 国 还 有 两 个 野生 种 ,大乘 草 〈 已 . zzazi- mum) #1 (P. trypheron). WAR AEE Ah I ABET IR AHF IE 3.4 #( Camellia ) 4¢ # ( Morus ) 茶 和 和 桑 是 起 源 于 我 国 的 两 种 重要 经 济 作物 。 我 国 已 收集 茶 种 质 资源 760 份 ,主要 是 栽培 种 (C. sinensis ) 多 来 自 长 江 以 南 的 14 个 省 、 直辖 市 、 自 治 区 ,在 陕 . 甘 \ 豫 南 部 也 有 少量 栽培 。 茶 种 质 围 建 于 杭州 中 国 农业 科 学 院 茶叶 所 。 我 国 茶 属 的 野生 种 很 多 , 按 现 在 分 类 为 4 系 30 多 董 玉 琛 等 :中 国 作 物 野 生 近 缘 植 物 及 其 保护 ae, 8 个 种 。 分 布 在 北纬 30 度 以 南 。 多 样 性 中 心 在 云南 南部 。 滇 桂 黔 WUD SHREA MBS 也 较 多 。 已 在 198 处 发 现 野 生 大 茶树 (中 国 农学 会 遗传 学 会 ,1994)。 但 是 ,对 茶 野 生 种 质 的 收 集 和 保护 很 少 。 我 国 已 收集 桑 种 质 资源 $08 份 ,主要 为 栽培 种 ,其 中 和 鲁 桑 (M. multicaulis) 4 50% ,和 白 桑 (M.alpa) 占 43% ,广东 桑 占 3% 。 鲁 桑 和 白 桑 分 布 很 广 , 以 苏 浙 、 晋 \ 川 最 多 。 广 东 桑 只 分 布 在 广东 。 我 国有 野生 桑 属 植物 十 余 个 种 ,分 布 在 全 国 各 地 。 目 前 对 它们 收集 、 保 护 很 少 。 4 建议 据 粗 略 统计 中 国 的 作物 约 有 500 一 600 种 。 其 中 约 近 一 半 起 源 于 中 国 。 从 国家 作物 种 质 库 保 存 的 材料 看 ,涉及 29 科 ,160 余 属 , 约 '.500 个 种 。 中 国 的 作物 野生 近 缘 植物 有 多 少 个 种 ， 至 今 不 甚 清 。 由 于 近年 来 我 国 经 济 建设 发 展 很 快 ,对 野生 近 缘 植物 保护 很 差 ,它们 正 遭 受 严重 破坏 。 我 们 建议 :第 一 ,尽快 进行 我 国 作物 野生 近 缘 植物 编目 。 摸 清 我 国 作 物 野生 近 缘 植物 的 种 类 及 分 布 ,为 保护 打 基 础 ;第 二 ,加 强 重 要 作物 野生 近 缘 植物 的 保护 。 对 于 野生 近 缘 植物 ,不 仅 是 保护 物种 ,更 重要 的 是 保护 其 基因 。 为 此 需 根据 有 关 物 种 的 遗传 结构 , 按 生物 多 样 性 保护 需要 ,来 取样 保存 ,达到 尽量 减少 基因 损失 的 目的 ;第 三 ,建立 重要 作物 野生 近 缘 植物 的 原 位 保 - 存 点 。 如 稻 大豆、 茶 、 桑 热带 果树 等 作物 有 世界 意义 ,希望 争取 国际 组 织 资助 ,建立 野生 近 缘 植物 的 原 位 保存 点 ,以 便 保 护 、 研 究 和 持续 利用 珍贵 的 种 质 ; 第 四 ,建议 国家 科 委 立项 ,加 强 作 物 野生 近 缘 植物 的 研究 ,尤其 是 用 分 子 生物 学 技术 来 研究 利用 我 国 的 重要 野生 近 缘 植物 ,以 使 它们 在 我 国 ,乃至 世界 的 作物 改良 中 发 挥 应 有 的 作用 。 参 考 xX 献 WA , 张 贤 珍 , 蓝 高 法 , 李 莉 编著 .1995. 中 国 主要 农作物 种 质 资源 地 理 分 布 图 集 . 北 京 : 中 国 农业 出 版 社 ,63 , 138, 154, 179, 419 ,423 董 玉 琛 .1995. 中 国 作物 遗传 多 样 性 的 保护 和 持续 利用 . 见 钱 迎 倩 , 杜 仁 德 ( 主 编 ). 生 物 多 样 性 研究 进展 一 首届 全 国生 物 多 样 性 保护 与 持续 利用 研讨 会 论文 集 . 北 京 :中国 科学 技术 出 版 社 ,491- 496 郑 暴 升 .1994. 中 国 作 物 野 生 种 质 资源 考察 和 研究 .世界 农业 .(6):25 一 28 中 国 农学 会 遗传 资源 学 会 编 .1994. 中 国 作 物 遗 传 资 源 .北京 :中 国 农业 出 版 社 ,59 一 66,206,228 ,356,561,581 Harlan J.R.and de Wet J.M.J.1971.Toward a rational classification of cultivated plants. Taxon .20(4) :509 - 517 WILD RELATIVES OF CROPS AND THEIR PROTECTION IN CHINA Dong Yushen, Liu Xu (Institute of Crop Germplasm Resources, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081) Wild relatives of crops possess many genes which can not be found in the crops, such as dis- ease — resistant gene, pest — resistant gene, stress — resistant gene, good — quality gene, high — yielding gene and cytoplasm male sterile gene. These genes are important for crop improvement. Some successful examples for transferring alien genes from wild species into crops are presented in this paper. The classification system of gene pool is a theoretical basis for preservation and use of wild relatives. The system of primary,secondary and tertiary gene pool in wheat, rice and soybean a 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 is also introduced. Moreover, it is pointed out that the range of gene pool is wider in the younger crop species than in the older crop species. The reason for this fact may be that the younger species is genetically more active while the older is more conservative. About 20,000 accessions of wild relatives of various crops have been conserved in the National Crop Gene Bank and the Germplasm Nurseries. The collection and conservation of wild relatives originated from China, such as rice, soybean, foxtail millet, broom millet, tea and mulberry, and their distributions, are reviewed in this paper. Some suggestions for further protection of wild relatives in China are proposed. Key words: Wild relatives,Gene pool, Germplasm resource protection Padi WR Ee soit SL AR AR BE BY et TE 2 FF HE soe 新 疆 杂 草 黑 麦 的 遗传 多 样 性 陆 峻 贱 1 刘 志 勇 1 杨 松 杰 ! 威 家 华 1 ZEA! 杨欣 明 * BER? ARH? (1 新 给 农业 科学 院 , 乌 和 鲁 木 齐 ”830000) (2 中 国 农业 科学 院 ,北京 100081) 摘要 。 杂 草 黑 才 国 内 仅 分 布 于 新 疆 。 对 采集 于 不 同 地 区 的 新 疆 杂 草 黑 玫 从 三 个 方面 研究 表 明 , 它 具有 丰富 的 遗传 多 样 性 。(1) 对 10 个 居 群 杂 草 黑 考 的 核 型 和 C- 带 带 型 研究 结果 ,二 者 呈 多 态 性 ; 核 型 多 态 性 表现 在 随 体 染 色 体 数目 、 染 色 体 上 次 缮 痕 数 目 及 也 染 色 体 数目 的 变化 ; C- 带 带 型 多 态 性 表现 在 居 群 间 3R 和 4R 的 长 臂 末 端 带 明 显 与 不 明显 ,1R、3R\、 SR、6R 和 7R 数 色 体 短 捐 中间 带 不 稳定 带 数 目 变化 ,2R 和 4R 染色 体 长 劈 中 间 带 数目 变化 及 也 染色 体 有 无 明 显 带 纹 。(2) 对 种 植 在 乌鲁木齐 第 一 年 的 34 个 居 群 杂 草 黑 麦 的 蛋白 质 和 17 种 氨基 酸 分 析 表 明 ,有 蛋白质 (CV=11.6% ) 和 17 种 氨基 酸 居 群 间 有 较 大 的 差异 。 在 17 种 氨基 酸 中 , 半 脱 氨 酸 居 群 间 变 异 最 大 ,CV=28.17% ,甘氨酸 居 群 间 变 异 最 小 ,CV=9.09%。(3) 在 乌鲁木齐 和 北 京 两 地 对 34 个 居 群 7 个 农艺 性 状 研究 表明 ,7 个 性 状 居 群 间 变 异 大 小 顺序 在 两 地 不 一 致 ;总 分 药 、 有 效 分 药 、 小 穗 数 、 全 穗 粒 数 和 千粒重 等 5 个 性 状 居 群 间 变 异 在 两 地 有 较 大 差异 ,而 株 高 、 穗 长 两 个 性 状 居 群 间 变 异 在 两 地 差异 较 小 ,相对 稳定 ;在 乌鲁木齐 对 31 个 居 群 的 6 个 性 状 方差 分 析 表 明 RA SPR BK SRAF 4 个 性 状 居 群 间 变 异 显 著 大 于 居 群 内 变异 ,有 效 分 药 和 穗 长 两 个 性 状 居 群 内 变异 大 于 群 间 变 异 。 关键 词 新 给 AFZA BE C- 带 带 型 蛋白 质 AAR 农艺 性 状 HHS 杂 草 黑 麦 是 普通 黑 麦 的 一 个 亚 种 (Secale cereale spp. segetale Host. ) ,在 国内 分 布 于 新 疆 ， 其 他 省 、 自 治 区 基本 没有 。 杂 草 黑 麦 与 普通 黑 麦 的 不 同 之 处 在 于 ， 杂 草 黑 麦 穗 轴 上 部 1/5 一 173 处 易 断 折 。 杂 草 黑 麦 是 新 疆 冬 小 麦田 的 恶性 杂 草 ,在 冻害 严重 年 份 , 冬 小 麦 大 面积 冻 死 ， 它 却 安然 无 盖 , 且 返青 后 由 于 生活 力 旺 盛 ,分 更 多 ,很 快 占据 整 个 麦田 ,当地 农民 称 之 为 “ 冰 Bo WARE RS HAE 30 年 代 和 50 年 代 从 前 苏联 引进 冬小麦 良种 时 带 人 新 疆 的 ,随后 由 于 各 地 间 相 互 引 种 和 种 子 土壤 遗存 而 逐渐 蔓延 扩散 ,到 OO ~ 70 年 代 几 乎 遍布 新 疆 境 内 的 冬小麦 田 ,严重 影响 着 冬小麦 的 生产 。 从 80 年 代 起 , 随 着 新 疆 农业 生 产 水 平 的 提高 ,种 子 生产 管理 及 选 种 工作 的 加 强 ,加 之 一 些 地 区 耕作 方式 改变 ,如 改 种 春小麦 和 种 植 早熟 冬小麦 (生育 期 250 一 260 d, 比 杂 草 黑 麦 短 30 d 左右 ) ,以 及 冬小麦 田 轮作 倒 茬 , 杂 草 黑 麦 急剧 减少 ,目前 仅 天 山北 香木 又 至 乌 苏 、 中 部 的 伊犁 谷地 及 准噶尔 西部 山地 的 塔 城 贫 地 尚 有 分 布 〈 陆 峻 由 等 ,1994a) 。 杂 草 黑 麦 是 一 种 很 好 的 小 麦 抗 寒 育 种 种 质 资源 ,为 了 防止 其 消失 ,我 们 于 1989 一 1991 年 对 其 进行 了 收集 ,1992 一 1994 年 对 采集 于 不 同 地 区 和 环境 下 的 杂 草 黑 麦 从 染色 体 核 型 和 C- 带 带 型 、 蛋 日 质 和 氨基 酸 含量 变化 .7 个 农艺 性 状 等 方面 进行 研究 ,发 现 其 具有 丰富 的 遗传 多 样 性 。 * 本 研究 为 国家 和 新 疆 自 然 科学 基金 资助 项 目 ae ee 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 1 染色 体 核 型 和 C- 带 带 型 的 多 态 性 染色 体 是 遗传 物质 的 载体 ,是 基因 的 携带 者 ,染色体 变异 必然 导致 遗传 变异 的 发 生 , 是 生 物 遗 传 变异 的 重要 来 源 。 1994 年 ,我 们 对 10 NER (采集 于 不 同 地 区 ) 的 杂 草 黑 麦 进行 了 核 型 和 C- 带 带 型 分 析 (图 1) ,发 现 其 核 型 和 C- 带 带 型 呈 多 态 性 ,染色 体 普 遍 存 在 着 易 位 和 倒 位 现象 (杨欣 明 等 ， 1994a,1994b). 1.1 核 型 的 多 态 性 杂 草 黑 麦 染色 体 组 2n = 14, 其 核 型 的 多 态 性 主要 表现 在 染色 体 随 体 树木 和 次 绞 痕 数目 、 B 染色 体 数目 B 染色 体 数目 以 及 B 染色 体 在 不 同居 群 间 出 现 频率 的 不 同 ( 含 B 染色 体 植株 占 全 部 植株 的 百分率 ) 等 变化 上 ,如 不 同 细胞 带 随 体 的 染色 体 为 2 一 6 条 (图 la,b), 其 中 有 两 条 随 体 大 ,其余 小 ;染色 体 的 次 弱 痕 为 1 一 2 个 (图 la) ,B 染色 体 出 现 频率 为 0 一 2.2% ,频率 最 高 的 居 群 B 染色体 又 有 2,4 两 种 数目 变化 (A ic). 图 1 新 疆 杂 草 黑 麦 染色 体 核 型 和 C- 带 带 型 a 多 条 染色 体 有 随 体 和 次 弱 痕 的 核 型 ;b 两 条 染色 体 有 随 体 的 核 型 ;ic 含 B 染 色 体 的 核 型 ;d 染色 体 C- 带 带 型 1.2 C- 带 带 型 的 多 态 性 杂 草 黑 麦 居 群 间 的 C 带 带 型 多 态 性 ,主要 表现 为 3R 和 4R 的 长 臂 末 端 带 明显 与 不 明显 、 中 间 稳 定 带 和 不 稳定 带 数目 不 定 及 也 染色 体 有 无 明显 带 纹 。 其 7 对 染色 体 带 型 特征 如 下 : 1R :两 臂 末 端 带 明 显 ,着 丝 点 带 轻 微 , 随 体 带 纹 明 显 , 短 臂 有 些 居 群 有 一 不 稳定 中 间 带 ,有 JET ,长 臂 有 一 稳定 中 间 带 。 Didi WR SE 5 Bir ANE AS Re FR BE BY BR TE oF VE ne 2R :两 臂 末端 带 明显 ,着 丝 点 带 轻 微 , 短 臂 无 中 间 带 ,长 臂 有 些 居 群 有 一 稳定 中 间 带 ,有 些 居 群 无 中 间 带 。 3R: 短 臂 末 端 带 明 显 ,长 臂 末 端 带 有 些 居 群 明显 但 较 窗 ,有 些 不 明显 ,着 丝 点 带 轻微 FA Al 条 不 稳定 中 间 带 ,有 些 无 ,长 臂 无 中 间 带 。 4R: 短 臂 末 端 带 明显 ,长 臂 末 端 带 有 些 居 群 明显 但 较 窄 ,有 些 不 明显 ,着 丝 点 带 轻微 , 短 臂 Pili. RA 1 一 2 条 稳定 中 间 带 。 5R : 短 臂 末端 带 明 显 ,长 臂 末 端 带 不 明显 ,着 丝 点 带 轻 微 , 短 臂 有 些 居 和 群 有 一 不 稳定 中 间 带 , 有 些 无 ,长 臂 有 一 稳定 中 间 带 。 6R :两 臂 末 端 带 明显 ,着 丝 点 带 轻 微 , 短 臂 上 有 些 居 群 有 一 不 稳定 中 间 带 ,有 些 无 ,长 臂 有 一 稳定 中 间 带 。 TR :两 臂 末 端 带 明 显 ,着 丝 点 带 轻 微 , 短 臂 有 1 一 2 条 不 稳定 中 间 带 ,长 臂 有 一 稳定 中 间 带 。B 染色 体 : 短 臂 无 明显 带 纹 ,有 一 个 居 群 长 臂 有 较 大 蜡染 色 质 端 粒 带 , 其 它 材 料 无 。 Rl 新 疆 杂 草 黑 麦 17 种 氨基 酸 含 量 居 群 间 的 差异 氨基 酸 平均 值 变 幅 (on- 1) CV 天 门 冬 氨 酸 0.875 0.634 一 1.080 0.106 12.15 苏 氨 酸 0.466 0.308 一 0.633 0.118 25.36 丝氨酸 0.576 0.332 一 0.808 0.104 18.08 AMR 4.264 2.718~ 6.320 - 0.688 16.15 甘氨酸 0.568 0.516~0.746 0.052 9.09 AAR 0.517 0.414~0.748 0.118 22.88 半 胱 氨 酸 0.273 0.121~0.403 0.077 28.17 9 A AR 0.634 0.518~0.892 0.083 13.10 蛋氨酸 0.193 0.113~0.325 0.047 24.20 HH ARM 0.450 0.341~0.705 0.073 16.32 5 AM 0.908 0.673~1.259 0.095 10.41 Wi 2A FR 0.330 0.264~0.512 0.049 15.09 AY AAR 0.743 0.530~ 1.026 0.105 14.19 Hh A MR 0.494 0.335~0.619 0.046 9.33 组 氨 酸 0.276 0.205 一 0.394 0.033 12.08 Hi A MR 0.734 0.445~0.916 0.116 15.82 ih 1.329 0.669~ 1.359 0.281 21.14 注 : 新 疆 农 业 科 学 院 中 心 实验 室 分 析 3 7 个 农艺 性 状 居 群 间 的 差异 2 蛋白 质 和 氨基 酸 含量 居 群 间 的 差异 1991 年 对 在 乌鲁木齐 种 植 第 一 年 的 34 个 居 群 杂 草 黑 麦 籽粒 分 析 结 果 , 蛋 白质 平 均 含量 为 14.1% , 居 群 间 变 幅 为 10.20% 一 20.00% ,变异 系数 为 11.6% 。 对 这 34 个 居 群 的 17 种 氨 基 酸 分 析 结 果 , 半 胱 氨 酸 居 群 间 变 异 最 大 ,为 28.17% KA KRKAHAR BAR AAR IM AM 2AM FEAR SAR HAR BAR AARAM SAR KIZAMR AAR BA 酸 、 赖 氨 酸 和 甘氨酸 ( 表 1). es ae 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 蛋白 质 组 成 是 基因 的 表现 形式 之 一 。 由 于 基因 差异 和 环境 影响 ,同一 物种 不 同居 群 间 蛋 白质 含量 和 氨基 酸 含量 会 有 很 大 差异 。 从 我 们 对 在 乌鲁木齐 种 植 第 一 年 的 34 个 居 群 籽粒 蛋 白质 和 氨基 酸 含量 分 析 结 果 业 已 看 出 ,新 疆 杂 草 黑 麦 存在 着 丰富 的 遗传 多 样 性 。 1991 和 1992 年 对 在 乌鲁木齐 、 北 京 两 地 种 植 的 34 个 居 群 的 7 个 农艺 性 状 测定 结果 表 BA ,7 个 性 状 居 群 间 变 异 大 小 顺序 ,种 在 乌鲁木齐 的 为 有 效 分 昔 、 总 分 昔 、 全 穗 粒 数 、 小 穗 数 、 穗 长 千粒重 、 株 高 ,种 在 北京 的 为 有 效 分 蓝 . 总 分 莫 、 全 穗 粒 数 、 千 粒 重 、 穗 长 .小 穗 数 、 株 高 ;总 分 蓝 、\ 有 效 分 蓝 、 全 穗 粒 数 、 千 粒 重 等 4 个 性 状 的 变异 ,种 在 北京 的 大 于 乌鲁木齐 DBR BK, 株 高 等 3 个 性 状 的 变异 ,种 在 乌鲁木齐 的 大 于 北京 SAR AMD DBA SRAM FT 粒 重 等 5 个 性 状 在 两 地 居 群 间 变 异 较 大 ,而 株 高 \ 穗 长 两 个 性 状 在 两 地 居 群 间 变 异 较 小 ,说 明 这 两 个 性 状 受 环境 影响 小 ,其 他 性 状 受 环境 影响 较 大 ( 表 2)。 表 2 乌鲁木齐 ,北京 两 地 新 疆 杂 草 黑 麦 7 个 农艺 性 状 居 群 间 的 差异 * 性 状 平均 值 变 幅 on-1 RE 152.0 128.0- 168.0 8.36 141.6 126.7- 165.0 7222 pie 2287 12.0- 34.6 4.27 24.9 16.0- 34.4 5.59 A RAS BE 18.6 10.0- 28.4 335 17.9 8.0- 28.2 4.51 穗 长 12.8 9.5 一 14:9 1.04 13.8 12.0/—16.0 1.04 小 穗 数 38.0 20.8 — 45.6 4.18 48.1 AZO OO 3213 全 穗 粒 数 57.4 37.4-65.4 7.92 59.9 39-7 81.6 10.42 千粒重 24.2 MTA) me PA es) 1.69 15.6 12.2 —22:9 1.97 * 每 组 数据 中 ,上 面 数 据 为 乌鲁木齐 , 下面 数据 为 北京 1991 年 对 从 野外 采集 回来 后 在 乌鲁木齐 种 植 第 一 年 的 31 个 居 群 各 测 其 5 株 的 株 高 .总 分 昔 \ 有 效 分 昔 、 穗 长 .小 穗 数 、 全 穗 粒 数 等 6 个 性 状 , 进行 方差 分 析 结 果 , 株 高 .总 分 共 、 小 穗 数 、 全 穗 粒 数 等 4 个 性 状 居 群 间 变 异 显著 大 于 居 和 群 内 变异 , 且 株 高 和 全 穗 粒 数 达 极 显著 ,有 效 分 莫 和 穗 长 居 群 内 变异 大 于 居 群 间 变 异 ( 表 3)。 表 3 新 疆 杂 草 黑 麦 31 个 居 群 6 个 农艺 性 状 方差 分 析 性 状 Fe BE lia] ESF iu BY YE F 值 株 高 186.70 4259 RS 43.5} HE 106.06 66.10 1.60° 有 效 分 慕 66.09 53.21 1.24 穗 长 2.81 1.92 1.43 小 穗 数 25.81 15.70 1.64* 全 穗 粒 数 276.06 66.28 4.17* * 注 :Fo os=1.55,Fo ol = 1.85 4 结语 从 以 上 三 方面 的 分 析 得 知 , 新 疆 杂 草 黑 麦 具 有 丰富 的 遗传 多 样 性 。 另 外 ,我 们 所 作 的 抗 CV 5.5 St 18.8 2255 19.1 25.2 8.1 Thad) 11.0 6.5 13.8 17.4 7.0 12.6 Padi WR SEF :新疆 杂 草 黑 麦 的 遗传 多 样 性 2 ao? 寒 抗旱、 抗 病 性 鉴定 表明 ( 陆 峻 岂 等 ,1994b; 杨 欣 明 等 ,1994a) ,新 疆 杂 草 黑 麦 抗 寒 抗 旱 性 极 强 ,高 抗 白粉 病 和 三 种 锈病 ,说 明 其 对 环境 的 适应 性 强 ,也 表明 其 遗传 特性 丰富 多 和 采 。 参考 xX 献 陆 峻 晴 等 .1994a. 新 疆 杂 草 黑 麦 的 分 布 ` 分 类 地 位 及 来 源 .新 疆 农 业 科 学 ,(1):24 一 26 陆 峻 由 等 .1994b. 新 疆 杂 草 黑 麦 抗 寒 抗旱 性 鉴定 .新 疆 农 业 科 学 .(4):147- 148 杨欣 明 等 .1994a. 新 疆 杂 草 黑 麦 的 抗 病 性 及 细胞 学 研究 .新 疆 农业 科学 .(3):117- 120 杨欣 明 等 .1994b. 新 疆 杂 草 黑帮 B 染色 体 遗 传 行为 研究 .新疆 农 业 科 学 .(6):247- 251 GENETIC DIVERSITY OF SECALE CEREALE SUBSP. SEGETALE FROM XINJIANG Lu Junjun', Liu Zhiyong', Yang Songjie’, Qi Jiahua’, Meng Weidong’, Yang Xinming?, Dong yushen*, Zhou Ronghua’ (‘Academy of Xinjiang Agricultural Sciencs, Urumqi 830000) (?Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081) Xinjiang is China’s only area where Secale cereale subsp. segetale has been found to occur. In this paper, materials of this subspecies collected from different regions of Xinjiang were studied to reveal its genetic diversity. The results show that this plant is of a very high genetic diversity. 1) Its karyotype and C banding pattern exhibited some variations. The karyotype variation included the change of the satellited chromosome number, of the secondary construction number and of the B- chromosome number among different populations. The C banding polymorphism was charac- terized by the presence or absence of telomeric bands on the long arms of 3R and 4R,and by the change of the number of the unstable intercalary bands on the short arms of 1R,3R, 5R, 6R and 7R,and that on the long arms of 2R and 4R ,as well as the presence or absence of C — bands on the B-chromosomes.2) An analysis of proteins and 17 kinds of amino acids of 34 populations, which had been grown for only one year in Urumai, show that their contents of proteins (CV = 11.6% ) and amino acids (CV ranging from 9.09 to 28.17% ) were of remarkable interpopulational differ- ences. 3) A comparative investigation of 7 agronomic characters of 34 populations, which were grown in Urumgi and Beijing respectively, show that the degree of the interpopulational variations was different between the two places. The degree of the interpopulational variations of five char- acters, including the total tiller, the effective tillering, the spike number, the kernel number per spike and the 1000 — grain weight, exhibited obvious differences between the populations in Bei- jing and those in Urumqi. The degree of interpopulational variations of two characters, i.e. the plant length and the spike height, on the contrary, was quite similar, indicating these two char- acters were relatively stable. Based on a variance analysis of six agronomic characters of 31 popu- lations in Urumqi, it was found that the interpopulational variations of 4 characters, i.e. the plant height, the total tiller, the spike number and the kernel number per spike, were conspicu- ously larger than their intrapopulational variations, while two characters, i.e. the effective tillering ee ae 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 and the spike length, exhibited larger intrapopulational variations than interpopulational varia- tions. Key Words: Xingjiang Secale cereale spp. segetale, Karyotype, C banding pattern, Protein, Amino acid, Agronomic character, Genetic diversity 葛 玉 香 等 :山葡萄 种 质 资源 主要 经 济 性 状 的 研究 现状 及 其 展望 ae 山葡萄 种 质 资源 主要 经 济 性 状 的 研究 现状 及 其 展望 葛 玉 香 ， 沈 育 杰 李晓红 X 军 wm 博 (中 国 农 业 科学 院 特 产 研究 所 ,吉林 左 家 132109) 摘要 本文 简 述 了 国内 外 山葡萄 种 质 资源 的 研究 概况 ,着 重 介 绍 了 中 国 农业 科学 院 特产 研究 所 30 多 年 来 山葡萄 种 质 资源 主要 经 济 性 状 的 鉴定 评价 和 利用 情况 ,并 对 今后 山葡萄 种 质 资 源 研 究 工作 提出 了 展望 。 关键 词 山葡萄 种 质 资源 经 济 性 状 鉴定 1 a Ja 当今 , 越 来 越 多 的 国家 认识 到 ,生物 多 样 性 是 人 类 繁衍 生存 的 重要 保证 (BH ER,1995), 由 于 种 质 资源 直接 涉及 与 人 们 生活 息息相关 的 食物 \ 衣 着 、 了 卫生、 工业 原料 及 畜 禽 饲料 ,是 生物 多 样 性 的 重要 基础 部 分 ,所 以 种 质 资源 研究 便 引 起 了 全 世界 的 高 度 重 视 。 葡萄 作为 世界 性 的 重要 经 济 水 果 ;, 一 直 是 果树 当中 最 有 吸引 力 的 类 群 ,在 国民 经 济 和 人 民 生活 中 起 着 重要 的 作用 ( 赵 天 永 等 ,1995)。 和 葡萄 生产 和 科学 研究 已 取得 一 系列 成 果 。 然 而 长 期 以 来 ,对 品种 选 育 的 基础 工作 缺乏 足够 的 重视 。 由 于 它们 可 提供 给 裁 培 种 许多 特异 性 基因 ， 是 遗传 变异 性 的 源 录 ,是 果树 品种 改良 的 基础 材料 ,是 抗 性 和 其 它 某 些 经 济 特性 的 主要 种 质 来 源 。 所 以 ,目前 除 对 栽培 亚 种 继续 用 于 优质 育种 亲本 外 ,对 野生 及 野生 近 缘 种 的 收集 鉴定 、 评 论 和 利用 已 成 了 国内 外 格外 关注 的 热点 。 2 山葡萄 种 质 资源 国内 外 研究 概况 Ll #j 49 ( Vitis amurensis Rupr.) 是 葡萄 属 中 最 抗 寒 的 一 个 种 ,在 -40Y 可 不 覆盖 越冬 。 对 欧 亚 种 普遍 发 生 的 白 腐 . 黑 瘟 等 病害 有 很 强 的 抗 性 ,是 培育 优质 、 抗 寒 、 抗 病 新 品种 的 宝贵 种 质 资源 。 山葡萄 的 天 然 分 布 集中 在 我 国 东北 长 白山 及 小 兴安 岭 山 脉 ,前 苏联 远东 地 区 和 朝鲜 半岛 亦 有 分 布 。 据 报道 ,前 苏联 搜集 保存 山葡萄 种 质 材 料 300 份 ,开展 野生 和 栽培 条 件 下 生物 学 特 性 抗 寒 育 种 等 研究 ,日 本 70 年 代 末 从 苏联 \ 南 朝鲜 引入 山葡萄 种 质 ,目的 在 于 形成 大 面积 栽 培 ,发 展 新 的 酿酒 产业 〈 牛 立新 ,1994) 。 我 国 从 50 年 代 起 开始 对 山葡萄 进行 系统 的 研究 和 开发 ,经 过 40 多 年 的 研究 利用 ,山葡萄 培育 抗 寒 酿造 品种 和 性 状 遗 传 方面 也 取得 一 系列 的 研究 成 果 。 中 国 农业 科学 院 特 产 所 与 长 白山 葡萄 酒 厂 、 通 化 葡萄 酒 公司 .吉林 农业 大 学 等 单位 协作 选 Bit “WR “AW” “AW” “MR” “ME SHR RAMEE RT MER; 中国 科学 院 北 京 植物 园 、 吉 林 省 农业 科学 院 果 树 所 、 中 国 农业 科学 院 特产 所 等 单位 用 山葡萄 和 欧 亚 种 栽培 葡萄 品种 杂交 ,先后 选 育 出 “ 北 醇 "“ 公 酿 一 号 "“ 公 酿 二 号 "“ 左 红 一 ”等 一 批 品 种 《 林 兴 桂 等 ,1991; 王 军 等 ,1996; 晃 无 疾 等 ,1996)。 由 于 在 种 质 资源 品种 选 育 、 栽 培 技术 以 及 组 织 培养 方面 取得 的 显著 进展 ,中 国 农业 科 学 院 特 产 所 已 成 为 我 国 山 葡萄 研究 和 利用 中 心 。 + Se. 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 3 山葡萄 种 质 资源 经 济 性 状 鉴 定 评价 40 年 来 ,中国 农业 科学 院 特 产 所 在 兄弟 单位 的 配合 下 , 曾 先 后 数 百 次 对 我 国 东北 山葡萄 集中 分 布 的 几 十 个 市 县 的 山区 、 半 山区 进行 了 资源 调查 。 搜 集 性 状 优异 的 野生 山葡萄 种 质 500 多 份 ,于 1988 年 建成 了 面积 为 2 hm 的 山葡萄 种 质 畏 。 现 保存 种 质 约 400 份 ,是 世界 上 保存 山葡萄 种 质 的 份 数 最 多 面积 最 大 的 山葡萄 种 质 资源 围 , 多 年 来 ,先后 对 山葡萄 种 质 的 植物 学 ( 艾 军 等 ,1995; 宋 润 刚 等 ,1989) , 孢 粉 学 特征 〈 宋 润 刚 等 ,1996) ,生物 学 ( 葛 玉 香 等 ,1995， 1996 ; 沈 育 杰 等 ,1995) ,细胞 学 ( 宋 润 刚 等 ,1996; 艾 军 等 ,1995) 和 遗传 特性 〈 尹 立 荣 ,1995a; 林 兴 桂 等 ,1993 ; 王 军 等 ,1995) ,以 及 对 不 良 环 境 和 病虫害 的 抗 性 等 进行 了 鉴定 评价 。 现 将 山 葡 萄 种 质 资源 的 主要 经 济 性 状 研 究 已 取得 的 结果 总 结 如 下 。 3.15¢ 7 2% 丰产 性 作为 极其 重要 的 经 济 性 状 , 其 构成 性 状 很 多 。 我 们 对 其 中 最 重要 的 结实 力 和 光合 特性 这 两 个 性 状 进 行 了 分 析 和 评价 ,结果 如 表 1。 表 1 山葡萄 种 质 资源 丰产 性 指标 的 分 析 种 类 最 大 值 最 小 值 平均 数 标准 差 变异 系数 % 结 萌芽 率 (% ) 98.95 77.32 90.49 3.77 4.17 结果 枝 率 (% ) 99.51 56.74 84.58 7.88 9.31 实 结果 系数 Me) 1.44 1.90 0.23 12.09 每 新 梢 平均 穗 数 2.60 0.91 1.63 0.29 17.33 力 果穗 重 〈(g) 121.70 17.00 62.18 18.93 30.44 3¢ & EB (mgCO,dm~7h~') 28.13 11.94 16.44 3.51 21.36 3.1.1 结 实力 的 研究 通过 多 处 的 连续 调查 和 选 优 , 对 资源 围 中 196 份 优良 山葡萄 种 质 的 结实 力 进 行 了 系统 的 鉴定 分 析 ,结果 发 现 山葡萄 种 质 露 地 越冬 后 萌芽 率 很 高 , 比 欧 亚 种 等 栽培 葡萄 防寒 后 平均 值 还 要 高 ,平均 为 90% 一 49% ,这 充分 说 明了 山葡萄 对 冬季 严寒 条 件 的 适应 能 力 。 山 葡萄 形成 结 果枝 的 能 力也 很 强 ,变异 幅度 在 56.47% 一 99.51% 间 ,其 中 有 109 种 结果 枝 率 超过 85% ,其 结 果 系 数 亦 很 高 ,平均 为 1.90 ,而 其 中 有 四 份 种 质 结果 系数 均 在 2.50 以 上 。 每 新 梢 平均 果穗 数 平均 亦 为 16.3, 有 16 份 种 质 在 2.0 以 上 。 不 同 种 质 果 穗 重 变 异 较 大 ,变异 幅度 在 17 一 121.7 g, 但 山葡萄 98% 的 种 质 穗 重 小 于 100 g, 明 显 小 于 栽培 葡萄 品种 。 由 此 可 知 , 山 葡萄 种 质 间 在 诸多 与 产量 有 关 的 性 状 上 变异 幅度 和 程度 不 同 ,而 以 结果 系数 每 新 梢 平均 果穗 数 , 穗 重 等 性 状 变异 较 大 ,它们 是 构成 山葡萄 丰产 性 的 重要 性 状 。 通 过 多 年 的 连续 评价 ,筛选 出 结果 系数 和 每 新 梢 平均 果穗 数 高 的 种 质 16 份 , 穗 重大 的 种 质 4 份 ,综合 性 状 好 的 种 质 3 份 。 3.1.2 光合 特性 的 研究 光合 作用 是 农产品 物质 的 最 初 来 源 ,我 们 在 同时 考虑 降低 呼吸 消耗 和 提高 经 济 系 数 的 前 提 下 ,通过 栽培 技术 和 育种 手段 以 提高 其 光合 效率 则 无 疑 是 提高 产量 的 重要 途径 。 我 们 对 有 代表 性 的 24 份 种 质 的 光合 速率 进行 了 分 析 评 价 ,研究 了 山葡萄 田间 条 件 下 光合 速率 日 变化 规律 ,不同 节 位 叶片 光合 速率 差异 及 外 界 条 件 对 光合 速率 的 影响 等 ,在 此 基础 上 确 定 了 取样 适宜 节 位 。 山 葡萄 种 质 光合 速率 日 变化 为 "中午 略 低 型 ", 随 节 位 增长 ,叶片 光合 速率 提高 ,但 光合 速率 与 温度 、. 光 强 在 一 定 条 件 下 呈 显 著 正 相关 。 山 葡萄 种 质 光 合 速率 居 11.94 一 葛 玉 香 等 :山葡萄 种 质 资源 主要 经 济 性 状 的 研究 现状 及 其 展望 和 28.13 mgCO, .dm- 2h- -1 之 间 。 3.2 果实 品质 性 状 的 研究 果实 品质 是 又 一 重要 经 济 性 状 , 由 于 山葡萄 主要 是 用 来 培育 抗 寒 、 抗 病 的 优良 酿酒 品种 的 种 质 资源 ,所 以 我 们 主要 对 其 外 观 品 质 和 酿造 品质 进行 鉴别 ,评定 。 3.2.1 果实 外 观 品质 性 状 我 们 对 山葡萄 种 质 果 穗 的 形状 、 紧 密度、 大小、 重量 、 果 粒 的 形状 颜色 及 粒 重 , 种 子 的 数 目 、 重 量 等 进行 了 鉴定 评价 ,具体 结果 见 表 2。 表 2 山葡萄 种 质 资源 果实 外 观 性 状 的 分 析 种 类 最 大 值 最 小 值 平均 值 标准 差 变异 系数 % FRR AB AK (cm) 21.75 Tit 12.58 2.17 17.26 果穗 宽 (cm) 9.67 4.34 6.97 1.07 15.36 果穗 大 小 193.79 36.78 89.28 26.52 29.71 ( 穗 长 x 穗 宽 cm’) 穗 每 穗 粒 数 (个 ) 130.33 30.33 75.60 22.78 30.13 果穗 重 (g) 121.70 17.00 62.18 18.92 30.44 果 果 粒 直径 (mm) 14.67 8.25 11.33 1.02 9.01 果 粒 大 小 1.69 0.53 1.02 0.19 17.98 ( 粒 长 x 粒 宽 cm’) 粒 果 粒 重量 (g) 1 77 0.43 0.88 0.22 24.48 种 每 果 粒 种 子 数 (个 ) 3.83 1.78 2.78 0.55 19.72 F BR F H (mg) 41.53 19.52 28.76 5152 19.19 通过 多 年 的 调查 发 现 , 凹 葡萄 种 内 基本 穗 形 有 3 种 ,其 中 以 圆锥 形 最 多 占 67.53% ,分 枝 形 次 之 ,圆柱 形 最 旺 ,果穗 紧密 度 从 极 松 到 极 紧 均 有 ,而 以 紧密 度 中 者 为 最 多 占 47.42% 。 果 穗 大 小 在 种 质 间 变 异 较 大 ,其 中 穗 长 的 变异 幅度 在 7.71 一 21.75 cm 之 间 , 穗 宽 变 异 幅 度 在 4.37 一 9.67 cm 之 间 ,雌性 花 比 两 性 花 均 小 。 山 葡萄 种 质 每 穗 果 粒 数 也 不 尽 相 同 , 最 多 的 每 穗 具 151 粒 〈086702) ,最 小 的 每 穗 仅 22 粒 〈73129) 。 穗 重 平均 为 62.18 g, 变 异 幅度 在 17 一 121.7 g 之 间 ,在 我 们 所 测 的 山葡萄 种 质 中 仅 有 4 份 种 质 穗 重 高 于 100 g, 其 余 均 小 于 100 g。 山葡萄 果 粒 基本 为 圆 球形 ,果皮 颜色 为 黑色 , 粒 径 平 均 为 11.33 mm, 粒 重 平 均 为 0.88 g, 山葡萄 大 多 数 种 质粒 重 均 小 于 1 g。 山葡萄 浆果 内 均 有 发 育 充分 的 种 子 ,但 每 个 果 粒 种 子 数 各 有 不 同 ,在 所 保存 的 种 子 中 最 多 的 6 粒 , 最 小 的 1 粒 , 平 均 为 2.8 粒 , 大 多 数 种 质 为 3 一 4 粒 。 单 粒 种 子 重 变异 幅度 为 19.52 一 41.53 mg, 平 均 为 28.76 mg, 有 12 份 种 质 的 单 粒 种 子 重 小 于 25 mg. 3.2.2 果实 酿酒 品质 性 状 山葡萄 主要 是 用 于 酿酒 ,作为 育种 材料 当前 也 是 选 育 酿 酒 品种 。 影 响 其 果实 酿酒 品质 的 主要 性 状 有 汁液 多 少 、 糖 酸 和 单 宁 含量 氨基 酸 种 类 和 数量 色素 含量 等 ,它们 直接 影响 着 酒 的 综合 品质 ,特别 是 香 型 和 典型 性 。 调查 的 250 份 山葡萄 种 质 中 ,对 其 中 184 份 种 质 的 糖 酸 单 宁 含 量 ,116 份 种 质 的 色素 含 量 ,32 份 种 质 游离 氨基 酸 种 类 及 含量 进行 了 研究 ,结果 如 表 3。 可 溶 固形 物 、 糖 \ 酸 和 单 宁 含 量 的 高 低 直 接 影 响 着 酿酒 品质 ,可 溶 固形 物 平均 为 13.95% ， ee 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 总 酸 含量 平均 为 2.46 g/100 mL ,山葡萄 97.9% 的 种 质 含 酸 量 高 于 1.5 g/100 mL, 含 糖 量 平均 为 11.01 g/100 mL, 仅 有 0.5% 的 种 质 含 糖 量 高 于 16 g/100 mL. 色素 含量 的 高 低 直 接 影响 着 葡萄 酒 的 颜色 ,葡萄 色素 含量 高 ,稳定 性 好 ,是 生产 天 然 色 素 的 良好 原料 。 为 此 我 们 进行 了 色素 含量 的 评价 ,先后 对 116 份 种 质 的 评价 结果 表明 ,山葡萄 种 质 间 色 素 含 量变 异 幅 度 在 20 一 134 之 间 ,是 高 梁 色 素 评价 的 十 余 倍 。 氨基 酸 种 类 及 含量 不 仅 对 植物 生长 、 成 熟 和 休眠 起 重要 作用 ,而 且 影响 酒 的 发 酵 速度 (Kliewer ,1969a;Kliewer,1969b) ,所 以 我 们 对 32 份 种 质 的 游离 氨基 酸 进 行 了 评价 。 山 葡萄 种 质 游离 氨基 酸 含量 集中 分 布 在 1700 一 3500 mg 江 之 间 , 山 葡萄 浆果 中 含 六 种 大 量 氢 基 酸 , 即 苏 氨 酸 (THR).A AR (ALA)、 精 氨 酸 (ARG)、 谷 氨 酸 (GLU). 4AR (SER) MAR (PRO) , 占 总 氨基 酸 的 88.79% ,微量 氨基 酸 仅 占 0.17% ~3.00% ,其 中 人 体 必 须 的 8 种 氨基 酸 约 占 总 量 的 39% , 且 山 葡萄 主 含 氨基 酸 为 苏 氨 酸 。 表 3 山葡萄 种 质 果实 酿酒 品质 的 分 析 项 目 最 大 值 最 小 值 平均 数 标准 差 变异 系数 % 可 溶 固形 物 (% ) 18.83 7.50 13.95 1.69 12,0) #8 (g/100 mL) 17.70 5.32 11.01 2.18 23.94 酸 (g/100 mL) 3.88 1.42 2.46 0.47 19.26 单 宁 (g/L) 1.780 0.114 0.550 0.244 44.47 色 价 62.86 6.42 25.31 9.62 37.99 A AE WR (mg/L) 6819 769 3.3 抗 病 性 的 研究 山葡萄 最 主要 的 病害 是 霜 霉 病 , 严 重 时 可 导致 绝收 ,所 以 我 们 对 山葡萄 种 质 霜 霉 病 的 感 病 性 进行 了 系统 研究 。 采 用 田间 观察 室内 离 体 接种 \ 叶 片 气孔 密度 观察 等 多 项 指标 综合 评价 其 感 病 性 , 感 病 指数 在 0.13 一 0.91 之 间 ,以 “ 左 山 一 "和 "77-7-64" 最 抗 病 ; 感 病 性 与 气孔 大 小 无 关 ,而 与 气孔 密度 呈正 相关 。 工 作 中 可 通过 气孔 密度 观察 来 评价 种 质 对 霜 霉 病 的 感 病 级 次 ， 室内 接种 方法 和 气孔 密度 法 结合 与 田间 观测 结果 基本 一 致 。 4 对 山葡萄 种 质 经 济 性 状 的 利用 经 过 几 十 年 山葡萄 种 质 的 调查 收集 保存、 评价 和 利用 ,各 方面 取得 了 一 定 的 进展 ,筛选 出 一 批 高 产 、 质 优 、 抗 性 强 \ 酿 酒 品种 如 “ 左 山 一 "、" 左 山 二 "“ 双 丰 "、 左 红 一 等 ,多 数 已 在 生 产 上 大 面积 推广 应 用 ,为 品种 选 育 提供 了 大 量 优良 种 质 , 在 性 状 遗 传 的 研究 方面 ,如 对 杂交 后 代 抗 寒 性 .果实 性 状 、 花 型 等 性 状 的 遗传 , 曾 利 用 的 雄花 、 雌 能 花 及 两 性 花 类 型 种 质 多 达 60 余 个 ,为 遗传 多 样 性 的 研究 芮 定 了 基础 。 5 对 山葡萄 种 质 资源 主要 经 济 性 状 研 究 的 展望 山葡萄 种 质 资源 的 调查 收集、 保存 和 鉴定 已 经 过 数 十 年 的 历程 ,在 利用 方面 选 育 出 “ 双 RK” “Au” “AWS” “Oi Se ,并 形成 了 规模 生产 ,使 我 国 成 为 世界 保存 山葡萄 种 质 份 数 最 多 的 国家 ,也 是 全 世界 唯一 大 面积 栽培 山葡萄 的 国家 。 在 利用 山葡萄 作为 抗 寒 种 质 的 种 间 杂 交 育 种 方面 也 取得 了 新 的 进展 ， 山 一 欧 Fi 与 山葡萄 重复 杂交 的 F; 中 ， 已 经 选 育 出 在 -37.2 尼 条 件 下 可 不 覆盖 越冬 的 酿造 干 红 葡 萄 酒 的 新 品种 “ 左 红 一 "。 山 葡萄 资源 研究 利用 的 进展 ,使 得 山葡萄 这 个 种 继 欧 亚 种 (V.vinifere 工 .) MEM (CV. labrusca L. ) 之 后 ,跻身 于 世界 葡萄 栽培 业 之 中 ,但 这 仅仅 是 山葡萄 种 质 资源 利用 的 开端 。 我 国 葡萄 经 济 栽培 区 有 相 葛 玉 香 等 :山葡萄 种 质 资源 主要 经 济 性 状 的 研究 现状 及 其 展望 >, ahs 大 一 部 分 要 覆盖 越冬 ,这 对 葡萄 栽培 业 的 发 展 是 一 个 极 大 的 限制 因素 。 而 山葡萄 抗 寒 力 极 强 ， 自然 分 布 达 北 纬 5S7 一 58 的 基 洛 夫 城 附近 仍 有 野生 山葡萄 ,栽培 条 件 下 在 北纬 47 一 58"( 抗 寒 力 极 强 ,在 极端 低温 -39.4 尼 的 黑龙 江 边 亦 可 不 覆盖 越冬 ) ,这 一 特性 应 在 改良 我 国 的 葡萄 品 种 工作 中 更 加 充分 的 加 以 利用 。 首 先 ,利用 那些 果实 具有 优良 性 状 的 酿酒 品质 ,而 酒 质 具 独 特 典型 性 的 山葡萄 品系 与 欧 亚 种 的 优良 酿酒 品种 杂交 , 选 育 现 既 不 覆盖 越冬 又 在 品质 上 独 具 特 色 的 酿造 干 红 、 干 白 葡 萄 酒 的 新 品种 ,使 我 国 葡萄 酿酒 业 有 一 质 的 飞跃 。 其 次 ,用 山葡萄 作为 AAR , 选 育 不 覆盖 越冬 的 优良 鲜 食 葡萄 品种 。 这 已 不 是 一 种 可 望 而 不 可 及 的 设想 ,实践 证 明 是 可 能 的 。 因 此 充分 利用 山葡萄 抗 寒 果实 品质 最 接近 欧 亚 种 的 优良 特性 ,通过 育种 途径 , 彻 底 改 变 我 国 葡萄 经 济 栽培 区 大 面积 覆盖 越冬 的 现状 ,将 是 不 久 将 来 的 现实 , 它 必 将 推动 我 国 整 个 葡萄 栽培 业 以 新 的 面貌 出 现在 世界 上 。 参考 xX 献 艾 军 等 .1995. 山 葡萄 叶 表 气孔 状况 与 霜 霉 病 的 相关 性 .特产 研究 .(2):14-15 (18) 牛 立新 .1994. 世 界 葡萄 生产 、 科 研发 展现 状 .葡萄 栽培 与 酿酒 .(3) :18 - 20 林 兴 桂 等 .1991. 山 葡萄 新 品种 “ 左 山 二 ”. 园 艺 学 报 .(3):281 — 282 林 兴 桂 等 .1993. 山 葡萄 种 内 杂交 后 代 的 性 状 遗 传 .园艺 学 报 .20(3) :231- 236 葛 玉 香 等 .1995. 山 葡萄 果实 糖 \ 酸 、 单 宁 物 质 含量 与 分 级 标准 的 研究 .特产 研究 .(2) :19 - 22 葛 玉 香 等 .1996. 山 葡萄 种 质 资源 结实 力 的 研究 .特产 研究 .(2):12- 15(18) 赵 天 永 ,王国 英 .1995. 果 树 的 遗传 转化 研究 一 文献 综述 .中 国 科 协 第 二 届 青 年 学 术 年 会 .园艺 学 论文 集 .342 - 347 晃 无 疾 .1996. 我 国 葡萄 生产 、 科 研发 展现 状 .葡萄 栽培 与 酿酒 .(1):1-7 宋 润 刚 等 .1989. 应 用 同 工 酶 鉴别 山葡萄 植株 性 别 的 初步 研究 .特产 研究 .(4):5-6 宋 润 刚 等 .1996. 山 葡萄 孢 粉 学 的 研究 .特产 研究 .(3):5-8 沈 育 杰 等 .1995. 山 葡萄 不 同 种 质 间 浆果 游离 氨基 酸 种 类 及 含量 .特产 研究 .(3) :24- 27 尹 立 荣 等 .1995. 葡 萄 花 性 的 遗传 .葡萄 栽培 与 酿酒 .(1):16-19 王 军 等 .1995. 山 葡萄 抗 寒 力 在 种 间 杂 交 后 代 中 的 遗传 .特产 研究 .(1):7- 11 王 军 等 .1996. 两 性 花山 葡萄 新 品种 - 双 丰 .园艺 学 报 .23 (2) :207 Kliewer, W.M.1969a.Free amino acids and other nitrogenon~ «1! ances of table grape varieties. J. Food Sci .34:274 — 278 Kliewer, W.M.1969b. Free amino acids and other nitr'.«» .s traction in wine grapes. J . Food Sci .35:17-21 VISTAS IN THE RESEARCH OF THE MAJOR ECONOMIC CHARACTERS OF THE GERMPLASM RESOURCES OF VITIS AMURENSIS Ge Yuxiang , Shen Yujie , Li Xiaohong ,Ai Jun , Zang Pu (Institute of Special Wild Economic Animal and Plant Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Zuojia, Jilin 132109) Researches of the germplasm resource of Vitis amurensis at home and abroad were briefly re- viewed in this paper. The research on the identification, the evaluation and the application of the major economic characters of this species conducted in the past 30 years in the Institute of Special Wild Economic Animal and Plant Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, was em- fe ae 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 phatically introduced. Finally, a perspective of the future research work is presented. Key words: Vitis amurensis , Germplasm resource, Economic characteristics, Identification Xi) FE: TEN FB Hh HB HB EUR EE AR ae ANWNAABEDRAERHSHRERARAAIAE x] Ff FEF ( 责 州 师范 大 学 生物 科学 技术 系 , 焉 阳 550001) 摘要 ” 责 州 西部 是 我 国 特 有 物种 绑 杨 梅 植物 的 主要 分 布地 。 责 州 矮 杨梅 植物 资源 十 分 丰富 ， 它 不 仅 在 食品 \ 轻 工 、 医 疗 等 方面 有 综合 开发 利用 的 价值 ,而 且 在 植物 个 体 间 有 形态 上 明显 的 差异 ,在 同一 野生 状态 下 产生 了 果 形 、 果 色 \ 叶 形 、 植 株 性 状 等 分 化 稳定 的 多 种 类 型 ,可 视 为 绑 杨梅 植物 资源 多 样 性 的 基因 库 。 本 文 介绍 了 责 州 绑 杨 梅 植物 的 分 布 、 自 然 概况 、 主 要 变异 类 型 Fo tt ER RAIA HMR HARE Li Tite. KH RMw 资源 多 样 性 种 质保 存 分 布 1 引言 矮 杨梅 (Myica nana Cheval) ,又 称 云南 杨梅 ,为 杨梅 科 常 绿 灌木 。 该 物种 仅 自然 分 布 于 我 国 云南 .贵州 西部 ( 匡 可 任 等 ,1979) 西藏 察 隅 (吴征 锌 ,1989) 及 四 川西 昌 、 会 东 一 带 ( 方 文 培 ,1984) ,为 我 国 特有 种 。 贵 州 西部 山区 有 丰富 的 矮 杨 梅 资源 , 近 十 年 来 ,为 发 展 地 方 特色 经 济 ,我 们 在 对 其 开展 开发 利用 基础 研究 工作 中 AWRY Rae LER 高 营养 成 份 丰富 的 林 果 资 源 ,其 根 、 茎 \ 叶 、 果 内 的 次 生 代 谢 物 在 食品 \ 轻 工 、 医 疗 等 方面 有 综 合 开 发 利用 的 价值 (贵州 中 药 资源 ,1992; 李 正 芬 等 ,1992; 刘 宁 等 ,1995,1996 ) , 且 该 植物 个 体 间 在 形态 上 出 现 了 明显 的 差异 ,一 些 地 区 ,在 同一 野生 状态 下 ,产生 了 果实 形态 `. 果 色 、 叶 形 及 植株 性 状 等 分 化 稳定 的 多 种 类 型 。 但 由 于 人 为 活动 的 破坏 和 植物 自身 繁育 特性 的 限制 ,贵州 的 铸 杨 梅 植物 正 逐 渐 减 少 , 部 分 地 区 已 近 绝 灭 〈 李 正 芬 等 ,1992; 肖 春 旺 等 ,1997)。 为 保存 发 展 和 有 效 利用 这 一 野生 资源 ,我 们 对 其 主要 变异 类 型 进行 了 形态 学 和 生物 学 特性 等 的 初步 观 察 及 种 质保 存 试验 工作 。 现 将 结果 作 一 报道 ,希望 能 促进 对 我 国 这 一 特有 物种 开展 全 面 深 人 的 研究 。 2 自然 分 布 与 环境 概况 贵州 西部 是 铸 杨 梅 植物 的 主要 分 布地 ,其 范围 是 东经 103"35 ~ 106° At Ai 24°54’ ~ 27°38’ , 包括 省 内 黔 西 南 地 区 和 黔 西 北 毕 节 地 区 的 16 个 县 \ 市 ,分 布 区 东 限 为 黔 西 县 纸 厂 , 西 限 与 汗 东 分 布 相 接 , 南 限 为 兴 义 县 棒 炸 , 北 限 为 毕节 县 沙 粱 子 。 该 物种 自然 分 布 延 伸 未 跨 过 赤水 河 以 北 、 鸭 池河 和 北 盘 江 以 东南 盘 江 以 南 地 区 。 垂直 分 布 海拔 范围 在 1000( 水 城 特 区 发 耳 乡 ) ~2500 m ( 威 宁县 黑石 头 ) 的 山坡 、 林 缘 和 次 生 灌 从 或 杉木 林 下 。 其 特点 是 :GD 越 往 西 海拔 越 高 ,分布 越 多 ,密度 越 大 ,最 西 的 威 宁县 一 带 ,100 mY RR 1H HAE KK BE 30 ~50 株 ARE) HRB RR 1 m, 果 实 产量 低 , 品 质 差 ;@O 海拔 1500 一 1900 m 范围 的 缓坡 ,地势 开阔 山头 为 狠 杨 梅 植物 的 最 佳 生 长 带 ,此 区 株 高 多 超过 1 m, 果 实 产量 高 ,品质 好 ,植株 长 势 旺 ,变异 显著 ,分 化 稳定 的 类 型 多 ;@@ 在 分 布 区 内 * 贵州 省 自然 科学 基金 资助 项 目 * 44 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 矮 杨 梅 植物 有 集中 连 片 分 布 的 特点 ,有 的 连 片 分 布 面 积 达 数 十 公顷 ,但 集中 连 片 分 布 与 海拔 无 相关 性 。 分 布 区 地 魏 多 为 高 原 丘 陵 或 高 中 山 \ 中 山地 瑶 景 观 。 生 长 地 起 伏 较 缓和 ,相对 高 盖 大 多 在 100 mm 左右、 坡度 为 20 一 30" 土 层 较 厚 的 山头 。 Hl AMAABAMRRFKBHESSE 类 型 主要 特征 俗称 及 其 它 花脸 果 型 this 0:5~2.0 my; 核果 圆 形 ,不 均匀 淡 红 色 , 果 径 1.2 一 2.0 cm, KR; 花脸 杨 咪 RB 6 月 下 名 至 7 月 上 旬 果 熟 ; 叶 椭圆 状 倒卵形 ,长 2.5 一 5.0 cm, 厚 革 质 ， 咪 , 此 类 型 最 普遍 叶脉 上 目下 凸 明显 小 红果 型 株 高 不 超过 lm; 核 果 圆 形 , 深 红 或 大 红色 , 果 径 0.8 一 1.2 cm, KB; 小 杨 咪 、 杨 咪 豆 7A LARA MKD Ib 大 红果 型 株 高 1.8 m 左右 ;核果 圆 形 , 果 色 同上 , 果 径 2.5 一 3.0 cm, kit, # KEL AWK . 己 鲜 食 ;6 月 中 .下旬 果 熟 ; 叶 薄 革 质 , 叶 缘 多 锯齿 , 叶 大 小 为 花脸 果 型 梅 、 火 炭 杨 梅 的 2 倍 以 上 白果 型 株 高 1.5 m 左右 ;核果 圆 形 、 椭 圆 形 , 果 径 2.1 一 2.8 cm, 果 白 黄色 具 白 亮 杨 咪 .白水 光泽 ,果肉 柱 尖 端 钝 圆 具 一 小 黑 点 或 绿 点 ; 果 味 甜 , 宜 鲜 食 ;6 月 下 名 Hy kK 至 7 月 初 果 熟 ; 叶 薄 革 质 ,多 全 缘 HY Wi FR 株 高 1.5 m 左右 ;核果 圆 形 ,粉红 或 大 红色 ;果肉 柱 粗细 长 短 不 均 ， WO, ORE Hy WA ,此 类 型 最 少 FR a ANE AW XS RE , RB 2.1~2.8 cm, 果 面 常 有 花柱 宿 存 ,6 月 下 旬 果 熟 ; 叶 形 \、 大 小 与 疹 脸 果 型 相似 , 灰 绿色 鸡蛋 果 型 株 高 1~1.5 mi; 核果 椭圆 形 ARE, RHE 2.6~3.0 cm, 纵 径 GER Mth 2.8~3.2 cmj; 果 蒂 膨 大 呈 乳 头 状 ,果肉 柱 细 \ 汁 少 , 味 酸 涩 ;7 月 中 旬 WK ; she 6 Hy a> RA 青白 果 型 株 高 1 m 左右 ;核果 椭圆 形 , 深 绿 色 ,向 光 面 暗 红色 , 果 面 具 一 层 白 羊 尿 杨 咪 色 腊 粉 ,果肉 柱 细 \ 汁 少 ,有 羊 尿 气味 、 味 酸 汲 ;7 APP RA; 叶 大 小 与 花脸 果 型 相似 ,其 上 多 有 紫斑 铺 地 型 株 高 不 超过 0.5 m, 枝 条 纤弱 呈 莲 座 状 生长 PREBLE AR; REN 爬 地 杨 咪 、 铺 地 不 均匀 淡 红 色 或 红色 hy WK 小 乔木 株 高 1.8 一 2.2 cm, 根 蓝 弱 ,主干 明显 ; 果 多 为 大 红色 BY Hh WK 由 于 受 云 南 高 原 气 候 的 影响 ,分 布 区 气候 为 亚热带 高 原 温 凉 湿 润 型 , 夏 凉 冬季 温和 。 年 均 气温 10 C~15C, MYA 1 月 均 温 1 人 ~6.3 忆 ,最 热 7 月 均 温 17.8 忆 一 21.9 忆 ,极端 最 低 fA - 13.8 C ,最 高 温 36.7 尼 ,年 降水 量 1000 一 1400 cm, 年 相对 湿度 81% 一 85% 。 分 布 区 土 壤 多 为 灰 漂 黄 壤 、 红 黄 培 和 黄 棕 壤 等 ,其 中 主要 是 高 原 铁 质 黄 标 壤 和 酸性 紫色 土 。pPH 4 一 6.2 之 间 , 以 pH 4.5~5.5 的 酸性 到 强酸 性 土壤 中 分 布 最 多 ,中 性 及 碱 性 土壤 中 未 见 分 布 。 由 于 人 为 活动 的 破坏 ,分 布地 原生 植被 亚热带 干 湿 交 替 的 常 绿 阔 叶 林 和 落叶 阁 叶 混交 林 基本 已 不 存在 ,主要 呈现 的 是 云贵 高 原 典型 的 酸性 土壤 次 生 植 被 。 在 矮 杨梅 集中 连 片 分 布 的 地 区 , 矮 杨梅 常 为 一 带 山头 植物 群 中 的 亚 优 种 、 优 势 种 或 建 群 种 。 3 资源 的 多 样 性 狼 杨 梅 是 一 原始 的 有 花 植 物 。 据 考查 , 矮 杨梅 在 贵州 西部 分 布 历史 悠久 ,一 些 地 区 以 它 命 名 为 乡村 地 名 ,形成 了 特有 的 传统 植物 文化 。 在 长 期 自然 杂交 选择 过 程 中 ,有 的 地 区 出 现 了 多 个 形态 变异 稳定 的 复合 居 群 ,形成 了 丰富 多 样 的 铸 杨 梅 资源 。 仅 从 果实 形态 、 果 色 或 植株 性 Xi Es HEIN SS Hy HS A Wy OE UR PEE Oe AR ae * PRE AY GBA) AL, , EL BR LB AL AS 9 FOE HH BETO 个 类 型 ,其 主要 特征 见 表 1。 4 种 质保 存 4.1 野生 然 杨 梅林 地 的 扶 育 示范 管理 姥 杨 梅 是 一 种 主要 靠 根 昔 营 养 繁殖 的 植物 ,其 种 子 更 新 的 能 力 很 弱 。 我 们 曾 作 过 多 次 种 子 萌发 试验 ,种 子 很 容易 干燥 失 水 而 失去 活力 ,事实 上 种 子 在 木质 结构 的 内 果皮 中 ,很 难 自然 开 有 裂 而 萌发 。 通 过 人 工 处 理 , 摘 收 半年 的 种 子平 均 萌发 率 为 42% 。 在 分 布地 ,由 于 人 为 对 未 成 熟 果 进 行 虏 性 采摘 加 工 果 且 的 破坏 越 来 越 严重 ,加 上 地 表 杂 草 高 密度 作用 ,在 种 群 中 很 难 找 到 一 株 实生 苗 。 矮 杨梅 又 是 一 种 对 环境 条 件 要 求 严格 的 植物 , 若 迁 地 保存 种 质 ,需要 大 量 的 人 力 物 力 , 且 还 有 待 驯化 适应 的 长 期 过 程 。 因 此 ,利用 该 物种 在 贵州 分 布 有 集中 连 片 的 特点 ,对 BF A EH HEA UE TE IR ,将 野生 变 为 家 种 ,是 就 地 保存 种 质 的 必要 途径 。 一 方 面 可 提高 它 的 繁殖 系数 ,增加 物种 的 丰富 度 , 另 一 方面 可 总 结 一 套 提高 单产 和 品质 ,增加 经 济 效益 的 技术 措施 ,以 达到 资源 永 续 利 用 和 保护 的 目的 。 1988 年 ,我 们 选择 了 贵州 水 城 特 区 杨梅 乡 杨梅 村 湾 子 约 0.8 hm? 面 积 的 二 山头 作 野生 矮 杨梅 林地 抚育 管理 试验 示范 基地 ,根据 其 生态 习性 和 生物 学 特征 采取 了 如 下 管理 措施 , 收 到 了 好 的 效果 : 4.1.1 48 SBA HS — BBS Tt BY A, EE Hh PR ATT A — 2 EF EL OT 松 、 杉 大 杜 鹏 等 用 材 木 和 观赏 植物 。 基 本 维持 林地 原 有 景观 , 既 适 当 改善 光照 条 件 , 又 便于 管 理 。 4.1.2 修剪 根据 开花 习性 确定 了 修剪 的 原则 和 方法 。 矮 杨梅 主要 的 开花 习性 是 :@ 春 、 夏 、 秋 梢 均 能 成 为 结果 枝 , 但 同一 花枝 上 ,形成 花序 和 结果 能 力 是 由 上 至 下 依次 减弱 。@@ 枝 条 寿命 短 。 植 株 长 到 一 定 高 度 并 结果 几 年 后 ,上 部 枝条 就 逐渐 衰老 而 枯萎 , 靠 地 下 茎 或 根 颈 部 萌生 新 枝 更 新 。 植株 长 到 何 种 高 度 枝条 开始 衰老 更 新 与 类 型 有 关 。 有 的 类 型 株 高 仅 0.3 m 枝条 就 开始 枯萎 并 萌 基 枝 , 有 的 类 型 株 高 LS m 以 上 才 开 始 更 新 枝条 ,但 同一 植株 的 上 中、 下 和 内 、 外 部 形成 花 序 和 结果 能 力 差别 不 大 。 4.1.3 施肥 大 多 数 类 型 的 果实 味 酸 而 鲜 食 口感 差 ,是 因为 果实 的 糖 酸 比值 低 。 根 据 该 植物 生育 规律 和 生态 习性 分 析 , 单 从 合理 施肥 的 角度 采取 措施 ,不 仅 可 使 矮 杨梅 果实 产量 成 倍增 加 , 且 品 质 也 可 改善 。 通 过 对 其 不 同 生 育 期 施肥 , 施 不 同 肥料 和 不 同 施肥 方法 的 反复 试验 ,其 结果 是 @ 掌 握 在 植物 开花 后 期 至 幼 果 形 成 期 施 以 N 肥 为 主 的 速效 肥 ,是 促进 幼 果 形 成 和 春 梢 抽 生 的 关 键 ;@ 果 实 膨大 期 至 转 色 期 连续 施 以 2 一 3 次 速效 PK 肥 , 可 达到 保 果 、 提 高 品质 、 增 加 总 糖 含 量 的 目的 ;@) 采 摘 果 实 后 , 追 施 1 次 N\P 肥 配合 的 多 元 复合 肥 , 可 达到 恢复 树 势 .促进 花芽 分 化 的 目的 。 4.2 建立 种 质 园 基地 1988 年 在 贵州 水 城 特区 杨梅 乡 杨梅 村 湾 子 建立 了 狠 杨 梅 种 质 园 基 地 ,面积 约 0.5 hm2 , 基 地 由 两 部 分 组 成 ,一 部 分 是 进行 抚育 管理 试验 的 野生 矮 杨梅 林地 0.3 hm2 , 另 一 部 分 是 林地 旁 水 库 坎 上 一 空地 , 约 0.2 hm2z。 林 地 内 有 多 个 类 型 的 矮 杨梅 植物 800 多 株 ,密度 为 20 一 25 株 / 100 m” ,植株 最 高 1.8 m, MR 0.35 m., HEE EG 1:1, 1988 4F 8 A 1989 4F 2 A 1990 4F 3 A 4 4G. 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 3 次 向 基地 空地 内 移 栽 了 经 选择 的 优良 单 株 13 个 和 补缺 类 型 共 295 株 。 移 栽 前 按 2.0m x 2.5 m 株 行距 打 穴 , 穴 深 70~100 cm, Ff FA RAC A A BAR AR EE PRE AY ABE 株 。 移 栽 工 年 后 ,以 抽 新 枝 为 成 活 标 准 计 , 共 成 活 265 株 。 其 成 活 率 分 别 为 85%、91.7%、 96.4% ; BHR 3 年 后 凡 成 活 的 植株 都 开 了 花 , 第 3 年 雌 株 结果 率 分 别 为 90%、97%、99% 。 从 移 栽 成 活 率 和 结果 率 看 ,以 每 年 2.3 月 份 植株 抽 春 梢 前 移 栽 效 果 好 。 至 1995 年 止 ,基地 内 种 HiT 16 HA RAH Ri BRE 1100 株 。 经 过 几 年 的 观察 ,它们 仍 存在 着 遗 传 多 样 性 方面 的 差异 ,这 正 是 我 们 要 建立 种 质 园 基 地 的 原因 之 一 。 5 iit 5.1 at SEAS Ob AAO AT MA A KE DHNSHR EAU, IN 杨梅 植物 资源 多 样 性 十 分 丰富 已 置信 无 疑 。 但 该 物种 种 内 遗传 多 样 性 差异 原因 和 实质 还 有 待 进一步 深入 研究 。 5.2 从 调查 物种 分 布 \, 生 态 环境 和 生物 学 特性 人 手 ,在 原生 地 对 该 物种 进行 野生 林地 抚育 管理 试验 和 建立 种 质 园 基地 ,并 通过 实践 总 结 提高 单产 品质 、 增 加 经 济 效益 的 技术 措施 ,是 一 条 值得 沿用 推广 的 研究 路 线 。 它 不 仅 保护 了 物种 正常 发 育 与 进化 过 程 , 也 保护 了 物种 在 原生 环境 下 的 生存 能 力 和 种 内 遗传 变异 度 〈 薛 达 元 等 ,1995) ,为 矮 杨梅 物种 资源 的 保存 和 开发 利 用 提供 了 广阔 前 景 。 5.3 根据 多 年 的 调查 研究 , 矮 杨梅 是 一 个 正 遭 受 严 重 破坏 而 逐渐 减少 个 体 的 物种 〈 李 正 芬 等 ,1992; 肖 春 旺 等 ,1997)。 按 照 国际 自然 和 自然 资源 保护 联盟 (IUCN) 制定 的 动 植物 受 威胁 程度 用 濒危 、 渐 危 、 稀有 等 级 划分 的 参考 标准 ,至 今 未 见 对 其 危害 程度 的 有 关 认 识 。 根 据 陈 灵芝 先生 (1994) 提出 的 稀有 种 是 指 那些 全 世界 范围 内 数量 很 少 的 类 群 、 洪 德 元 先生 (1995) 提出 的 分 布 窗 但 居 群 大 为 稀有 种 的 概念 ,我们 认为 , 矮 杨 梅 不 仅 是 我 国 特有 物种 ,上 且 是 一 个 稀有 种 。 因 此 ,重视 和 加 强 对 该 物种 的 保护 ,避免 分 布 区 缩小 而 导致 资源 多 样 性 的 丧失 ， 还 有 待 对 它 的 起 源 、 进 化 历史 、 生物 学 特性 、 居 群 结 构 和 动态 等 进行 深入 研究 〈 洪 德 元 ,1995)。 参考 xX 献 陈 灵芝 .1994. 生 物 多 样 性 保护 现状 及 其 对 策 . 见 钱 迎 倩 ,马克 平 主编 ). 生 物 多 样 性 研究 的 原理 与 方法 .北京 :中 国 科 学 技 术 出 版 社 ,13 - 35 方 文 培 (主编 ).1985. 四 川 植物 志 第 二 卷 .成 都 :四 川 科学 技术 出 版 社 ,5-6 洪 德 元 等 .1995. 植 物 濒危 机 制 研 究 的 原理 和 方法 . 见 钱 迎 倩 \ 甄 仁 德 (主编 ). 生 物 多 样 性 研究 进展 .北京 :中 国 科 学 技术 出 版 社 ,125 - 133 李 正 芬 等 .1992. 贵 州 矮 杨梅 资源 考察 .贵州 师范 大 学 学 报 (自然 科学 版 ).10 (2):19 - 28 刘 宁 等 .1995. 贵 州 矮 杨 梅 妖 质 含量 的 测定 .贵阳 中 医学 院 学报 .17 (4):63 - 64 刘 宁 等 .1996. 矮 杨梅 叶 精 油 化 学 成 分 分 析 . 贵 州 师范 大 学 学 报 (自然 科学 版 ).14 (2):1-4 匡 可 任 (主编 ).1979. 中 国 植 物 志 第 二 十 一 卷 .北京 :科学 出 版 社 ,5-6 SATE RR (主编 ).1983. 西 藏 植物 志 第 一 卷 .北京 : 科 学 出 版 社 ,470- 471 肖 春 旺 等 .1997. 贵 州 盘 县 特区 斤 杨 梅 种 群 分 布 格局 的 研究 .贵州 师范 大 学 学 报 (自然 科学 版 ).15 (2):8- 14 薛 达 元 等 .1995. 中 国生 物 多 样 性 的 就 地 保护 . 见 钱 迎 倩 、` 甄 仁 德 〈 主 编 ) .生物 多 样 性 研究 进展 .北京 :中 国 科 学 技术 出 版 社 ， 52-57 贵州 省 中 药 资 源 普 查办 公 室 .1992. 贵 州 中 药 资 源 . 北 京 :中 国医 药 科 技 出 版 社 ,636 — 037 XY TE GOIN FR hy HG HL OE RS EE RR IR a. GERMPLASM RESOURCE OF MYRICA NANA IN GUIZHOU PROVINCE AND ITS CONSERVATION Liu Ning , Li Zhengfen (Department of Biology and Biotechnology, Guizhou Normal University,Guiyang 550001) Myrica nana Cheval, a species endemic to China, is mainly distributed in the west of Guizhou Province. This species was found to have distinct differentiation in some morphological characters, such as the shape and the colour of the fruits, the shape of the leaves, etc. In this pa- per, its geographical distribution, habitats and major variation patterns as well as the results of some germplasm conservation experiments , are reported. In addition, the importance of further studies on this species is also discussed. Key words: Myrica nana Cheval, Resource diversity ,Germplasm conservation, Distribution oa 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 中 国 廉 应 的 迁 地 保护 与 遗传 多 样 性 现状 KAR OBR a OF KR? (1 ab ERA A KE Ps ,abK 100076) (2 中 国 林 业 科 学 研究 院 野生 动物 研究 中 心 ,北京 100091) 摘要 ” 康 记 是 中 国 的 特产 动物 ,在 中 国 灭绝 已 有 100 年 的 历史 。19 世纪 末 从 中 国 流 传 到 国 外 ,多 圈养 在 动物 园 和 庄园 中 ,主要 为 人 工种 群 。 中 国 从 $0 年 代 开 始 引进 魔 庆 数 只 ,未 形成 规 模 , 到 80 年 代 才 开始 进行 真正 意义 上 的 麻 鹿 迁 地 保护 工作 。1985 年 北京 南海 子 和 1986 年 江 AFF B45) ERE 38 只 和 39 只 , 拉 开 了 廉 鹿 在 中 国 重 引进 的 序幕 。1993 年 又 在 湖北 天 于 洲 建立 了 廉 鹿 自 然 保护 区 。 之 后 ,又 被 输送 到 海南 上海、 秦皇岛 济南 天津 、 石 家 庄 等 地 。 床 记 在 中 国 已 形成 了 三 大 种 群 和 十 几 个 小 种 群 ,总 数 超过 600。 现 在 ,世界 上 包括 中 国 在 内 共有 2000 FRX , 均 为 18 只 的 后 代 , 其 近亲 繁殖 程度 很 高 , 曾 出 现 过 严重 的 近 交 衰退 。 主 要 表现 在 生命 力 衰 退 , 寿 命 缩 短 ,时 形 个 体 出 现 , 野 性 下 失 等 。 但 经 过 几 次 建 群 过 程 和 重组 过 程 , 使 大 量 有 害 基因 表 失 , 廉 记 优 良性 状 得 以 保持 和 纯 合 ,安然 度 过 “瓶颈 "期 , 近 交 耐 受 力 增 强 ,逐渐 形 成 了 一 个 较为 纯 合 的 现代 廉 鹿 种 群 。 通 过 对 中 国 现 有 魔 庆 的 研究 表明 廉 记 已 充分 适应 故土 的 自然 环境 ,生产 期 产 仔 率 、 成 活 率 以 及 生命 力 都 有 所 改变 。 相 信 在 中 国 重 新 恢复 廉 亡 的 自然 种 群 是 完全 有 可 能 的 。 KG AL HHT LORY 遗传 多 样 性 BER ( Elaphurus davidianus) 是 中 国 的 特产 鹿 科 动物 。 以 其 脸 像 马 脸 , 蹄 像 牛 蹄 , 尾 像 驴 尾 , 角 像 鹿角 的 特殊 外 部 形态 被 人 称 为 “四 不 像 "。 在 廉 鹿 的 沧桑 历史 中 , 康 鹿 数量 的 变化 与 战 争 和 环境 变化 密切 关联 ,其 浓厚 的 传奇 色彩 引起 人 们 的 广泛 关注 。 随 着 廉 鹿 在 中 国 重 引进 的 进行 ,对 床 鹿 的 研究 也 从 历史 分 布 和 化 石 研 究 逐 步 发 展 到 生态 学 、 遗 传 学 等 多 学 科 和 领域 的 研 究 。 廉 庵 数量 的 增加 和 饲养 地 点 的 扩大 ,使 廉 鹿 迁 地 保护 的 研究 工作 成 为 我 国 濒危 物种 迁 地 保护 研究 中 最 成 功 的 范例 。 1 床 鹿 的 历史 分 布 与 变化 根据 出 土 的 床 鹿 角 化 石和 骨骼 化 石 分 析 , 麻 鹿 在 中 更 新 世 是 一 种 广泛 分 布 的 物种 ,几乎 分 布 在 整个 中 国 的 东部 地 区 ,包括 广东 湖南 湖北 \ 江 苏 、 浙 江 \ 江西 、 安 徽 、 河 南 \ 河北 .上海 、 天 津 、 北 京 . 辽 宁 等 地 区 。 现 已 发 现 的 第 四 纪 麻 鹿 化 石 分 布 在 190 个 点 上 ,从 中 可 确认 廉 鹿 的 历 史 分 布 西 达 山西 的 汾 河流 域 , 北 达 辽 宁 的 康平 ,向 南 则 越过 钱塘 江 到 达 浙 江 的 余姚 , 东 可 达 中 国 东部 沿海 平原 和 岛屿 。 康 鹿 是 东亚 特有 的 动物 ,在 地 质 历史 时 间 上 ,其 存在 的 时 间 较 短 ,出 现 的 也 较 晚 ,是 一 种 仅 局 限于 第 四 纪 中 后 期 的 哺乳 动物 。 廉 应 从 更 新 世 开 始 发 展 ,到 全 新 世 中 期 发 展 达到 人 全盛。 自 有 人 文 历史 记载 以 来 , 商 周 以 后 , 随 着 气温 逐渐 变 冷 ,沼泽 等 水 域 明 显 减少 ,人 类 活动 的 增加 以 及 捕猎 工具 的 进步 ,造成 麻 鹿 种 群 迅 速 衰落 。 自 商 周 以 来 ,一 方面 野生 廉 鹿 在 自然 环境 中 开始 走向 灭绝 , 另 一 方面 人 们 开始 饲养 麻 鹿 。 汉 朝 以 后 , 麻 鹿 的 野生 数量 日 益 减 少 。 到 明 清 时 期 ， 康 鹿 的 野生 种 群 数量 已 小 于 人 工 饲 养 数量 ,这 一 时 期 麻 鹿 只 在 长 江 中 下 游 的 泰州 海安 和 南通 张 林 源 等 :中 国 廉 鹿 的 迁 地 保护 与 遗传 多 样 性 现状 » 49 ats oh Ay EB) AY RR. BRAUER te FRAY BK 8 FR I AR ST 1988) 。 2 RREHRBSH RERE 1865 年 被 法 国 传教 士 大 卫 (David) RIF PW Wa +B EA, RE LA 时 等 国 用 各 种 手段 从 中 国运 出 一 部 分 康 鹿 圈养 于 欧洲 的 许多 动物 园 中 。 从 1894 年 开始 ,英国 BPRFEARDBRBABVERSHAMR PART 18 头 麻 鹿 ,放养 在 自己 的 庄园 中 ,成 为 当时 世界 上 仅 有 的 康 鹿 种 群 。 到 1914 年 乌 邦 寺 种 群 繁殖 到 72 只 ,1944 年 达 250 只 并 开始 扩散 到 世界 各 地 区 。 到 1986 +, RHE R20 个 国家 的 160 个 地 点 圈养 ,总 数 达 1000 余 只 。 目 前 ,全 世界 康 庵 总 数量 约 为 2000 只 ,其 中 欧洲 拥有 1200 多 只 , 占 世 界 总 拥有 量 的 69% ;美国 的 圈养 地 点 最 多 , 达 40 个 , 占 总 圈养 地 点 的 51% ;中 国 是 康 鹿 种 群发 展 最 快 的 国家 ,1986 年 时 拥有 71 Sk ERE 1994 年 达 477 头 ,到 1996 年 已 达 638 & (T E#,1995). 3 床 鹿 在 中 国 的 迁 地 保护 ecco it. 3F ie 4k UE EE 到 元 、 明 、 清 朝 ,大 规模 地 饲养 麻 鹿 供 皇 室 贵族 打猎 。 这 样 ,在 皇家 猎 苑 中 饲养 麻 记 和 乌 邦 寺 对 糜 鹿 的 收集 ,成 为 对 廉 鹿 保护 的 开始 。 不 论 当 时 的 目的 如 何 , 上 述 两 种 收藏 形式 在 客观 上 起 到 了 对 康 鹿 的 保护 作用 ,使 廉 鹿 逃 过 了 战争 和 自然 灾害 侵害 而 免 于 灭绝 。 康 鹿 回归 中 国 始 于 1965 年 ,当时 ,伦敦 动物 学 会 赠送 2 对 幼年 康 鹿 给 中 国 动物 学 会 ,1973 年 再 次 赠送 2 对 康 鹿 饲养 在 北京 动物 园 。 但 此 时 中 国 的 床 鹿 由 于 难产 和 疾病 ,繁殖 的 后 代 很 少 ,不 能 形成 规模 种 群 ( 谭 邦 杰 ,1982)。 真 正 意义 上 的 床 鹿 迁 地 保护 开始 于 80 年 代 。1985 年 和 1987 年 从 英国 送 回 的 38 只 床 鹿 饲养 在 北京 南海 子 康 鹿 苑 的 半 自 然 环境 中 ,1986 年 江苏 省 大 丰 保 护 区 引 英 国 9 家 动物 园 的 39 RR BAR ,从 而 拉 开 了 廉 鹿 在 中 国 迁 地 保护 的 序幕 〈 宋 世 孝 ,1993) 。 现 在 , 康 鹿 在 中 国 故土 上 经 过 十 多 年 的 再 驯化 ,表现 出 了 和 良好 的 适应 性 ,到 1996 年 总 数 已 达 638 只 ,其 中 在 北京 南海 子 廉 鹿苑 出 生 的 糜 鹿 就 达 250 只 。 北 京 南海 子 糜 鹿苑 开 创 了 康 鹿 重 引进 的 工作 ,并 于 1991 年 就 已 达到 了 床 鹿 重 引进 第 一 阶段 的 目标 拥有 60 一 80 头 康 鹿 的 床 鹿 基础 种 群 。 为 了 减 小 北京 廉 鹿 的 种 群 压 力 , 同 时 为 完成 麻 鹿 重 引 进 第 二 阶段 目标 一 一 恢复 自然 种 群 ,北京 糜 鹿苑 于 1993 年 和 1994 FA Ite ARKH 洲 康 鹿 湿地 自然 保护 区 投放 共 64 头 康 鹿 。 现 在 , 石 首 床 鹿 自然 种 群 已 发 展 到 112 头 。 同 时 ， 江苏 省 大 丰 自 然 保 护 区 的 廉 鹿 种 群 也 发 展 到 了 268 头 。 到 目前 为 止 , 麻 鹿 在 中 国 已 发 展 出 北 京 南海 子 、 江苏 大 丰 和 湖北 石 首 三 大 种 群 以 及 其 他 城市 公园 中 的 十 几 个 小 群体 。 详 见 表 1。 表 1 ， 廉 鹿 在 中 国 的 饲养 地 点 地 点 数量 地 点 数量 地 点 数量 江苏 大 丰 268 海南 海口 10 西安 动物 园 2 北京 南海 子 150 kw ah 9 武汉 动物 园 2 WAAC K RSH 112 石家庄 动物 园 7 天 津 动物 园 2 北京 动物 园 17 山东 济南 7 宜昌 动物 园 2 保定 动物 园 2 WH Ab Siti Sr 4 合肥 2 WHE 2 河南 信阳 6 苏州 2 上 海 野 生动 物 园 11 秦皇岛 野生 动物 园 12 Ya PB AR HE — i.) sei 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 4 遗传 多 样 性 现状 4.1 数 量 遗 传 学 全 世界 2000 只 床 鹿 均 源 于 英国 乌 邦 寺 最 初 收集 的 18 头 康 鹿 。 根 据 文字 记载 比较 可 靠 的 数据 看 ,最 初 18 只 廉 鹿 为 8 雄 10 肉 ,其 中 最 多 有 8 肉 2 雄 参加 了 繁殖 。 在 形成 乌 邦 寺 种 群 之 前 ,欧洲 曾 出 现 过 明显 的 近 交 衰退 现象 ,主要 表现 在 :生命 力 训 退 , 直 接 源 于 中 国 、 在 欧洲 圈养 的 康 鹿 平均 寿命 为 9.7 岁 , 而 其 后 代 之 间或 后 代 与 亲本 之 间 交 配 策 殖 的 个 体 平均 寿命 仅 为 4.0 岁 ;性 比 训 退 , 生 长 在 良好 的 自然 环境 中 的 康 鹿 ,其 上 肉 性 的 个 体 数量 应 大 于 雄性 的 个 体 数 量 ,而 最 早 在 欧洲 繁殖 的 康 鹿 肉 雄 比 为 1:2.5, 这 是 由 于 雄性 染色 体 的 杂 合 性 能 更 好 地 适应 不 良 环境 。 中 国 自 80 年 代 重 引进 康 鹿 后 , 康 鹿 数量 的 发 展 极其 迅速 ,到 目前 饲养 地 点 已 达 21 个 , 康 鹿 总 数 已 达 638 只 。 康 鹿 1986 年 到 1996 年 的 年 递增 率 为 24.5% , 比 1963 年 到 1986 年 世界 康 鹿 年 递增 率 (5.9% ) 提高 了 18.6% , 比 1983 年 到 1986 年 世界 廉 鹿 年 递增 率 (9.84% ) 提高 了 14.66% 。 根 据 Foose 推算 ,1945 年 乌 邦 寺 的 康 鹿 近 交 系数 为 0.16 一 0.26,1977 年 的 近 交 系数 为 0.116, 目 前 我 国 床 鹿 的 近 交 系数 已 达 0.2~0.3。 据 Soule 的 推算 ,动物 近 交 系数 每 增加 10% ,整个 繁殖 能 力 将 下 降 25% ,但 目前 我 国 床 鹿 的 繁殖 能 力 和 生存 力 均 未 受到 较 大 影响 。 4.2 特殊 表 型 性 状 中 2 六 难产 是 床 鹿 繁殖 中 一 个 突出 的 问题 。 在 圈养 条 件 下 , 麻 鹿 的 难产 率 可 达 8% ,1985 年 前 英 国 乌 邦 寺 康 鹿 的 难产 率 为 6% 。 北 京 动物 园 在 1956 年 和 1973 年 两 次 共 引 进 4 对 廉 鹿 ,4 Re HERE PA 3 只 因 难 产 死亡 或 失去 生育 能 力 , 从 而 影响 了 动物 园 床 鹿 种 群 的 发 展 。 北 京 南海 子 麻 鹿 的 难产 率 也 经 历 了 一 个 由 高 到 低 的 过 程 , 从 刚刚 引进 时 的 7.1% 到 1991 年 的 2.6% ,最 终 降 至 1996 年 的 0。 影响 康 鹿 难产 的 关键 因素 是 活动 量 和 食物 。 活 动 面 积 小 .运动 量 低 、 食 物 能 量 高 引起 胎儿 和 母体 肥大 ,导致 难产 发 生 。 难 产 时 经 过 人 工 助 产后 存活 的 雌性 康 鹿 一 般 不 再 生育 ,即使 偶尔 怀孕 ,还 会 出 现 难产 现象 。 4.2.2 性 别 比 例 REHM RRA AH ME, BiB REA SHEL HE. HERA SZ 数 情 况 下 出 生 仔 庵 性 比 为 1:1; 在 半 散 养 条 件 下 ERE 1°1~1:1.6;E RW 期 廉 鹿 出 生 仔 鹿 的 性 比 为 1:2.5。 根 据 现 有 统计 资料 来 看 ,世界 范围 内 床 鹿 的 雌雄 性 比 为 2.1 :1, 但 是 这 不 能 反映 康 鹿 出 生 仔 鹿 的 真实 性 比 , 因 为 在 饲养 过 程 中 ,会 出 现 人 为 淘汰 个 体 的 情 况 。 决 定 出 生 仔 鹿 性 别 的 主要 因素 是 母 鹿 怀 孕前 的 环境 状况 ,特别 是 当时 的 食物 条 件 。 当 环 境 恶 劣 、 食 物 缺 乏 时 ,出 生 的 雄性 个 体 较 多 ;反之 亦 然 。 无 论 圈养 还 是 半 散 养 的 床 鹿 ,出 生 时 的 性 比 均 没有 达到 雌性 明显 多 于 雄性 ,这 说 明 我 们 现 有 的 环境 还 不 是 廉 鹿 生存 的 最 理想 环境 。 4.2.3 寿命 变化 订 鹿 刚 到 达 欧 洲 时 的 平均 寿命 为 9.0 岁 ,在 欧洲 出 生 的 后 代 平 均 寿 命 为 4.5 岁 , 早 期 回归 rh Be Ay ERE ,在 圈养 条 件 下 的 平均 寿命 为 16.4 岁 ,其 中 存活 最 长 的 为 21 岁 。 在 目前 半 散 养 的 条 件 下 ,71% 的 廉 鹿 寿命 已 超过 13 岁 。 这 说 明 魔 鹿 的 寿命 经 历 了 一 个 由 长 到 短 又 延长 的 过 程 。 张 林 源 等 :中 国 床 鹿 的 迁 地 保护 与 遗传 多 样 性 现状 4.2.48 0 AW OH RRDARWE ,在 早期 的 繁殖 过 程 中 , 曾 在 德国 柏林 动物 园 和 英国 乌 邦 寺 出 现 过 黄白 色 个 体 , 这 在 种 群 数量 有 限 的 当时 ,比例 较 大 ;回归 中 国 后 的 麻 鹿 只 在 南海 子 糜 鹿 种 群 中 出 现 过 一 只 先天 无 视力 的 个 体 ,存活 2 年 ,雄性 但 无 角 , 只 在 头骨 生 角 部 位 长 出 骨 突 ,不 合群 ,体型 较 小 体质 较 差 。 这 有 可 能 说 明 床 鹿 畸 形 个 体 的 出 现 频率 下 降 。 4.3 染色 体 和 有 蛋白质 的 多 态 性 在 现存 鹿 科 动物 中 普遍 存在 着 染色 体 数目 的 多 态 现象 ,同一 物种 的 染色 体 数 目 不 同 《如 中 亚 马 鹿 的 2n = 66 和 2n = 67; 梅 花 鹿 的 2n = 64.65.66.67 7168). BERR AKA A— 种 形态 (2n = 68) ,因此 , 现 生 康 鹿 不 存在 染色 体 数目 多 态 现象 。 另 根据 对 12 RRA 21 只 康 鹿 的 血浆 蛋白 聚 丙烯 酰胺 凝 胶 电 泳 和 电 聚 焦 电 泳 分 析 均 没 有 发 现 明 显 的 多 态 性 。 通过 上 述 分 析 表 明 , 麻 鹿 进化 程度 已 经 很 高 ,其 遗传 变异 已 严重 降低 ,成 为 一 个 较为 纯 合 的 特 化 种 群 。 这 一 结果 是 由 于 自然 和 人 为 两 种 因素 造成 的 ,其 一 是 廉 鹿 于 中 新 世 早 期 最 早 从 鹿 科 动物 进化 主干 上 分 支 ,单独 进化 时 间 较 长 。 其 二 是 麻 鹿 在 最 初 进 人 欧洲 后 ,曾经 确实 经 历 了 严重 的 近 交 衰退 ,现存 的 康 鹿 经 过 上 世纪 末 本 世纪 初 的 遗传 狭 窗 过 程 , 大 量 有 害 基因 被 清 除 , 随 着 种 群 的 迅速 增长 、 经 过 自由 竞争 等 种 内 调节 ,使 廉 鹿 的 优良 性 状 得 以 保存 ,并 安然 度 过 “瓶颈 "期 , 耐 受 近 交 的 能 力 增强 。 最 后 是 人 为 的 因素 影响 ,特别 是 床 鹿 在 乌 邦 寺 繁 衍 过 程 中 的 人 为 影响 。 乌 邦 寺 在 其 床 鹿 种 群发 展 到 1945 年 的 250 只 后 开始 向 外 输送 ,在 达到 600 RAF 始 人 为 淘汰 毛色 、 体 型 .性 情 和 繁殖 能 力 不 合 人 意 的 个 体 , 因 此 得 以 使 具有 优良 品质 的 个 体 保 存 下 来 。 因 此 我 国 目前 的 床 鹿 种 群 是 比较 纯 合 的 高 度 特 化 种 群 。 5S 存在 的 问题 及 保护 对 策 廉 鹿 回归 中 国 后 的 种 群发 展 是 很 快 的 ,取得 了 很 大 成 就 ,也 得 到 了 世界 同行 的 狗 许 ,但 同 时 也 存在 着 很 多 问题 。 5.1 分 布点 少 中 国 现 有 康 鹿 饲养 地 点 21 个 ,但 对 康 鹿 种 群 繁 衍 有 决定 意义 的 只 有 北京 南海 子 \ 江 苏 大 丰 和 湖北 石 首 种 群 , 这 三 地 的 自然 环境 适 于 廉 鹿 生存 和 繁 了 衡 , 同 时 这 三 个 地 点 的 种 群 已 经 达到 一 定 规模 〈 三 地 床 鹿 的 总 数量 占 中国 现 有 床 鹿 总 数 的 83.3% ) 。 在 动物 园 中 的 康 鹿 只 占 中 国 RE BH 16.7% ,种 群 最 大 的 仅 17 头 , 有 的 只 有 1~2 头 ,繁殖 率 低 下 。 三 个 保护 区 和 大 型 饲养 基地 种 群发 展 与 动物 园 小 规模 饲养 有 一 定 的 差异 ( 表 2)。 表 2 人 饲养 形式 与 种 群 增长 的 差异 饲养 地 点 引进 时 间 种 群发 展 时 间 引进 时 种 群 数 1996 年 种 群 数量 ”平均 年 增长 率 (年 代 ) (年 ) (3%) ( 头 ) (%) 北京 南海 子 1985 ,1987 10 38 250 (包括 输出 ) 20.73 江苏 大 丰 1986 10 39 268 21.26 湖北 石 首 1993 ,1994 a3 64 112 25.09 秦皇岛 野生 动物 园 1994 2 10 12 9.54 ie FA AK HE 1992 4 8 12 10.67 De PFT VA et, BPR HE AE BOB BB FP SAN RE. SOE EE St Ai elk eS ABIL TA, ME RIM FARE MIR Ae SS. A Pe Apa 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 此 ,应 适当 在 北京 和 秦皇岛 以 北 寻找 可 能 的 放养 地 点 进行 实验 ,这 种 研究 对 为 廉 鹿 寻 找 更 多 的 生存 环境 有 重要 意义 。 5.2 疾病 影响 康 鹿 常见 疾病 有 难产 、 外 伤 、. 出 血性 肠炎 和 体外 寄生 虫 等 。 在 圈养 条 件 下 (动物园 ) ,影响 康 鹿 繁殖 的 主要 因素 是 难产 ;在 半 散 养 状 态 下 《〈 南 海子 廉 鹿 苑 ), 影 响 廉 鹿 种 群发 展 的 主要 疾 病 是 出 血性 肠炎 ,北京 床 鹿 种 群 中 , 因 出 血性 肠炎 而 死亡 的 廉 鹿 数量 占 总 死亡 数 的 90% ;在 散 养 状 态 下 (江苏 大 丰 ) ,影响 康 鹿 种 群发 展 的 有 可 能 是 体外 寄生 虫 KERB SESE 100% 的 麻 鹿 寄生 长 脚 血 昕 。 在 长 江 流域 淡水 环境 下 散 养 的 廉 鹿 (湖北 石 首 ) 是 否 会 受到 血 吸虫 的 影响 有 待 研究 。 5 再 康 鹿 与 其 他 鹿 科 动物 相 比 难产 率 最 高 (8% ) ( 宋 世 孝 ,1993) 。 廉 鹿 难 产 除 其 本 身 的 生理 原因 外 , 另 一 主要 原因 是 因为 饲养 的 圈 舍 面积 太 小 ,应 适当 扩大 圈 伟 减少 圈 伟 内 廉 鹿 数量 。 北京 动物 园 采 取 的 在 园 外 另 选 地 点 饲养 廉 鹿 ,然后 轮换 展 出 个 体 ,这 是 一 个 值得 借鉴 的 办 法 。 5.2.2 出 血性 肠炎 引起 康 鹿 出 血性 肠炎 的 原因 主要 是 因为 种 群 密度 过 大 。 大 密度 种 群 造成 食物 严重 不 足 ， 需要 大 量 的 人 工 补 饲 ,不 洁 的 饲料 和 水 往往 引起 出 血性 肠炎 。 而 种 群 密度 过 大 又 使 交叉 感染 频繁 发 生 ,因此 种 群 一 旦 爆发 出 血性 肠炎 往往 很 难 控制 。 5.2.3 寄生 由 康 鹿 受 长 脚 血 蝗 侵 害 很 严重 ,虽然 不 会 直接 造成 廉 鹿 死 亡 ,但 如 长 期 找 不 到 良好 的 解决 办 法 ,势必 造成 廉 鹿 种 群 整体 的 体质 下 降 ,最 终 影响 麻 鹿 种 群发 展 。 北 京 南海 子 麻 鹿 苑 存在 的 最 大 问题 是 种 群 密度 过 大 。 由 于 种 群 密度 过 大 ,造成 过 度 放 牧 , 使 糜 鹿苑 的 草场 出 现 严 重 退化 ， 产 草 量 根本 不 能 满足 康 鹿 过 冬 需要 。 每 年 6 一 7 个 月 的 人 工 补 饲 时 间 , 随 着 种 群 数量 的 增长 ， 有 不 断 延 长 的 趋势 。 以 廉 庆 为 核心 的 子 系统 不 能 进入 良好 循环 ,中 间 环 节 脆 弱 ,初级 生产 力 低 下 ,动物 输入 量 大 、 输 出 量 小 ,使 廉 鹿 几乎 处 于 极端 的 压力 之 下 。 同 时 ,维持 子 系统 的 费用 逐年 递增 ,已 不 堪 重 负 。 因 此 ,应 该 调节 系统 的 输出 量 (如 在 北京 附近 再 寻找 适当 的 放养 地 ) ,控制 输入 量 (如 适当 模拟 天 敌 ,淘汰 体质 较 弱 的 个 体 ) ,在 控制 魔 鹿 种 群 过度 增 长 的 同时 ,尽快 改进 廉 鹿苑 的 生态 环境 (当前 最 主要 的 是 解决 干旱 和 人 为 破坏 的 问题 ) ,最 大 限度 地 减低 种 群 压 ae 5.3 人 工 选择 康 庆 种 群 延 续 至 今 ,经 历 了 严格 的 人 工 选 择 。 床 庵 回归 时 虽然 已 经 是 一 个 较为 纯 合 的 种 群 ,但 其 繁殖 过 程 中 仍 存 在 遗传 变异 ,因此 一 味 强调 种 群 数 量 增 长 是 不 可 取 的 ,应 当 注 重 康 鹿 种 群 质量 。 乌 邦 寺 在 其 种 群发 展 到 600 只 时 开始 进行 人 工 淘 汰 ,现在 每 年 淘汰 率 为 25 一 30% 。 在 有 限 的 生态 环境 中 ,应 该 适当 加 强人 为 介入, 控制 交配 ,严格 淘汰 老 弱 病 残 个 体 。 5.4 成 立 协 调 组织 康 鹿 在 中 国 饲 养 地 点 较 多 ,每 个 饲养 点 相对 隔离 ,造成 每 个 种 群 长 时 间 近 亲 繁 殖 , 康 鹿 品 质 退 化 。 因 此 ,需要 有 一 个 协调 组 织 来 协调 交换 血统 、 建立 谱系 、 统 计数 量 等 工作 ,这 将 有 利于 麻 鹿 重 引进 整体 水 平 的 提高 。 参考 文 献 曹 克 清 等 .1988. 中 国 麻 鹿 .上 海 : 上 海 学 林 出 版 社 ok PK Ui Se: PB BR RE BY ok Hh fe PS ah Ae EE BR < 33 TE 4E. 1995. the Fe ME RE Bc Ht RF} Ai. AE HH . (1) 42 - 43 宋 世 孝 .1993 .北京 南海 子 康 鹿苑 生物 多 样 性 保护 研究 功能 初探 .自然 科学 博物 馆 与 环境 国际 学 术 讨论 会 论文 集 .64-70 谭 邦 杰 等 .1982. 康 鹿 回 到 北京 以 后 .大 自然 .(4) 21-23 EX SITU PROTECTION AND GENETIC DIVERSITY OF CHINESE MILU (ELAPHURUS DAVIDIANUS ) Zhang linyuan', Chen Yun', Yu Changqing? (‘Beijing Milu Ecological Research Center, Nanhaizi, Nan Yuan, Beijing 100076) (*Chinese Academy of Forestry Sciences, Beijing 100091) Milu ( Elaphurus davidianus ) are endemic to China, but they have been extinct there since 1900. In the 19th century, Milu were introduced to some European countries and most of them were fostered in zoos and private gardens, and thus they were represented only by artificial popu- lations at that time. The reintroduction of Milu, to China was begun in 1950's, but an attempt to establish a natural population failed. The real ex situ protection was begun in 1980’s;38 and 39 Milu were reintroduced to Nanhaizi in Beijing and Dafeng in Jiangsu Province in 1985 and 1986 respectively, and then a nature reserve for Milu was also set up in Tianezhou, Hubei Province in 1993. After that, Milu were also introduced to Hainan, Shanghai, Qinhuangdao, Jinan, Tianjin and Shijiazhuang. Up to date there have been estalbished three main populations and several small pop- ulations in China, and the total number of Milu has reached over 600. From the study of the rein- troduced population of Milu in China, we found that Milu have adapted themselves to the natural environment in China, and the birth rate and population potential have increased. It is believed that it is possible to establish real natural populations. The karyotype and polyacrylamide gel elec- trophogram of serum for Milu are also described in this paper. Key words: Milu, Elaphurus davidanus ,Nanhaizi, Ex situ protection , Genetic, Diversity ae 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 从 植物 虹 皮 激素 看 植物 次 生 代 谢 产物 的 多 样 性 Bf BA ae (中 国 科学 院 昆明 植物 研究 所 ,昆明 650204) 摘要 ”植物 嫉 皮 激素 是 植物 次 生 代 谢 产 物 中 的 一 小 类 。 本 文 论 述 了 植物 晓 皮 激素 的 结构 多 样 性 ,从 其 结构 多 样 性 ,讨论 了 植物 次 生 代 谢 产 物 的 多 样 性 。 并 提出 了 这 样 一 个 观点 ,植物 次 生 代谢 产物 多 样 性 仅仅 只 是 植物 遗传 多 样 性 的 具体 表现 之 一 。 关键 词 SHE 植物 次 生 代 谢 产 物 ”植物 晓 皮 激素 结构 多 样 性 遗传 多 样 性 新 陈 代 谢 是 宇宙 \ 间 不 可 抵抗 的 规律 ,生命 有 机 体 正 是 通过 其 特有 的 新 陈 代谢 方式 呈现 出 生命 活动 的 绽 纷 斑 阐 ,使 生物 有 了 多 样 性 和 复杂 性 。 植 物 界 也 正 是 如 此 ,茂密 的 森林 ,艳丽 的 花 东 ,沁人心脾 的 芳香 , 令 人 疏 惧 的 见 血 封 喉 …… 无 不 与 植物 界 个 体 的 特殊 的 新 陈 代 谢 过 程 密 切 相 关 。 而 从 微观 的 角度 看 ,植物 世界 也 都 由 化 学 物质 组 成 ,这 里 既 包 括 组 成 植物 体 的 物质 ， 也 包括 新 陈 代谢 过 程 产 生 的 或 分 解 的 一 系列 化 学 物质 ,还 包括 了 对 生命 活动 有 特殊 作用 的 化 学 物质 。 本 文 试图 通过 讨论 一 些 植物 次 生 代谢 产物 的 化 学 结构 多 样 性 ,揭示 植物 体 新 陈 代谢 过 程 的 多 样 性 和 复杂 性 。 1 植物 次 生 代 谢 产物 (secondary metabolic products) 植物 体 中 化 学 物质 种 类 繁多 ,来源 不 同 , 作 用 不 同 , 结 构 不 同 ,也 就 可 以 从 不 同 视 角 , 有 不 同 的 分 类 和 定义 。 从 发 育 生 物 学 角度 看 ,Zuckerkawdl 和 Pauling 将 植物 体内 有 机 体 分 为 :1. 带 信 息 分 子 (sementides), 具有 遗传 性 ,如 脱氧 核糖 核酸 (DNA) ,核糖 核酸 (RNA), oH (polypiptide)。2. 表 信息 分 子 (episemantides) ,在 基因 控制 下 有 酶 参与 作用 而 产生 ,其 本 身 已 无 法 遗传 信息 ,如 和 蛋白质, 碳水 化 合 物 及 脂 类 及 相关 产物 。3. 无 信息 分 子 (asementides) ,不 是 由 植物 体 直接 产生 ,不 带 遗 传 信息 。 一 般 是 新 陈 代谢 的 末端 产物 ,植物 本 身 不 再 利用 。 表 信息 分 子 和 无 信息 分 子 通 常 为 分 子 量 较 小 的 小 分 子 化 合 物 ,这 些 虽 不 能 直接 表达 遗传 信息 ,但 也 都 是 特定 的 信息 分 子 和 特异 性 酶 的 作用 下 产生 的 ,对 认识 植物 本 身 新 陈 代谢 的 特殊 过 程 是 有 意 义 的 ,而 这 个 特殊 过 程 ,事实 上 就 是 它 的 生物 合成 过 程 ARM 1988; = FE ,1988). 植物 中 化 学 物质 根据 代谢 的 产生 过 程 分 为 初级 代谢 产物 (primary metabolic products) ,就 是 植物 生命 过 程 中 ,获得 能 量 的 代谢 过 程 所 产生 的 最 基本 的 \ 共 有 的 一 些 成 分 ,这 些 成 分 一 般 是 植物 的 营养 物质 ,也 是 产生 次 生成 分 的 基础 。 次 生 代 谢 产物 (secondary metabolic prod- ucts) ,就 是 初级 代谢 产物 进一步 代谢 后 产生 的 物质 ;是 代谢 的 末端 产物 ,通过 降解 或 合成 产生 的 不 再 对 代谢 过 程 起 作用 的 化 合 物 。 本 文 讨 论 的 次 生 代 谢 产 物 即 指 这 类 化 合 物 。 还 有 一 类 次 生 代 谢 产 物 , 则 是 受 外 界 刺激 或 伤害 的 情况 下 ,植物 体 本 身 应 激 产生 的 物质 ,这 些 物 质 一 般 情 况 下 在 植物 体 正 常 的 代谢 过 程 中 不 产生 ,或 昌 有 生成 ,也 是 数量 极 微 ,这 类 化 合 物 被 称 为 植物 防卫 素 (phytoalexin)。 从 这 个 定义 我 们 可 以 看 到 植物 中 初级 代谢 产物 主要 有 组 成 细胞 壁 的 纤 HEX (cellulose)、 半 乳 多 糖 (galactan)\ 木 质 多 糖 (xylan). 甘露 多 糖 (mannan), Hh KB HF (lichenan) , 阿拉伯 多 糖 (araban) . #4 Be (pectin) 海 菠 酸 (alginic acid) 等 ;以 及 细胞 内 溶 物 Fes BF) AE; MA AL Dy BO Be BRR a HW AE RAS 7 Dy BY Ze EE + so: we} (starch) 49 #F (inulin)、 单 糖 和 低 聚 糖 `\ 树 胶 (gum) ADAG (mucilage) . HH (resins) 植物 色素 (phyto - pigment), AMA BAM. A PLR ABBA (phenolic acids), HW ¥ a (vegetable tannins) 、 脂 酸 (fatty acids) 与 脂肪 油 (lipids) 等 。 而 植物 次 生 代 谢 产 物 则 主要 包 括 : 生 物 碱 、 糖 和 了 臣 、 本 类 化 合 物 、 黄 酮 类 化 合 物 \ 葵 丙 素 酚 类 、 熙 类 化 合 物 、 省 族 化 合 物 等 等 。 而 本 文 的 主题 化 合 物 植物 锐 皮 激 素 则 仅仅 是 省 醇 类 中 对 生物 界 具 有 特殊 意义 的 极 小 的 一 类 化 ty ARM ,1988 ; = FEAF , 1988 ; Camps, 1991). RR (C) oh 7 aR He 12 初级 代谢 产物 相应 的 次 生 代 谢 产物 CO> CO> te & (glycosides) 五 碳 糖 路 线 (Pentose pathway) 碳水 化 合 物 (carbohydrates) 糖 类 (sugars) ar SR -PO. 胶 质 和 粘液 (erythrose-PQ4) (gum, mucilages) 糖 ( 酵 ) 解 作用 (glycolysis) 酚 类 (phenols) 黄酮 类 (flavonoids) MM ot A aR FRM # RM KX (tannins) (phosphenol-pyruvate) (skikimic acid) * AK A (phenyl propanoids) # % & HK (betalains) A ag FERKMR 蛋白 质 (pyruvate) (aromatic amino acids) 生物 碱 类 (alkaloids) fig Ay BR Bh Ik & (peptides) (aliphatic amino acid) Kw HK (polyacetylene) 乙酰 辅酶 A A th RH OA 脂肪 酸 wh fd 40 $$ (fats, waxs) (acetyl-CoA),. (malonyl-CoA) (fatty acid) Ms 三 送 酸 循环 (MVA, mevalonic acid 广 -一 & & (terpenoids) (tricarboxylic acid cycle) = # & ¥ (tritenpen 2 (squalene) ———— oids, steroids) Co; Ai th SL Lt (phytoecdysones) Al 植物 代谢 产物 生源 合成 途径 示意 图 2 植物 旷 皮 激素 类 化 合 物 的 生源 位 置 根据 植物 生理 学 研究 结果 ,植物 代谢 产物 的 生源 途径 可 用 示意 图 表示 出 ,而 植物 旷 皮 激 素 类 化 合 物 的 生源 位 置 便 一 目 了 然 ( 周 荣 汉 ,1988; Camps,F. ,1991) (图 1) 。 作 体 中 的 第 醇 类 化 合 物 仅仅 只 是 次 生 代 谢 产 物 中 的 一 小 类 ,但 对 生命 活动 起 着 重要 作用 。 而 植物 中 则 分 布 更 为 广泛 ,植物 省 醇 是 植物 细胞 的 重要 组 成 部 分 , 常 和 油脂 共存 于 植物 的 种 子 和 花粉 中 。 目 前 已 进 行 化 学 成 分 研究 的 绝 大 多 数 植物 中 ,都 有 B- 固 当 醇 (B-sitosterol) AHAB bh RAF, Wik Ay 肖 醇 (phytosterols) 分 布 于 整个 植物 界 ,而 植物 旷 皮 激 素 则 指 具 有 与 昆虫 晓 皮 激素 结构 类 似 的 7- 炳 -6- 酮 官能 团 的 一 类 多 羟基 省 醇 ,在 植物 中 分 布 有 一 定局 限 性 ,作为 典型 的 次 生 代 谢 产 物 没 有 生理 活性 ;但 有 不 少 生态 化 学 家 认为 ,植物 晓 皮 激 素 在 昆虫 界 协同 进化 过 程 , 起 着 独特 的 生 态 化 学 物质 作用 ,具体 作用 至 今 尚 不 明了 。 a6) 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 3 植物 晓 皮 激素 的 结构 多 样 性 及 植物 界 中 的 分 布 虹 皮 激素 是 昆虫 的 内 源 激 素 , 在 昆虫 生理 过 程 中 控制 其 生长 发 育 HERR. MOA Bh 中 分 离 到 了 ou- 虹 皮 激素 、B- 虹 皮 激素 ,至 今 从 昆虫 界 得 到 了 七 个 晓 皮 激素 类 化 合 物 。60 年 代 中 期 ,从 台湾 罗汉 松 中 发 现 了 具有 与 昆虫 赔 皮 激素 类 似 结 构 的 化 合 物 ; 并 发 现 具 有 类 似 的 促进 昆虫 晓 皮 的 活性 之 后 植物 晓 皮 激 素 大 量 发 现 ,也 发 现 分 布 较 广 的 BRR RA oR RR, B 今 已 从 植物 界 发 现 了 110 余 种 这 类 化 合 物 。 这 些 化 合 物 结 构 各 蜡 ,相当 复杂 而 有 趣 ,但 都 具有 省 核 上 的 7- 烯 -6- 酮 的 特征 结构 基 团 ,其 结构 复杂 多 样 可 以 从 下 列 化 学 结构 (图 2, 表 1) 中 ,看 得 非常 清楚 CA FEW ,1988;Camps,1991;Calcagno 等 ,1995 ) 。 Kl 植物 晓 皮 激 素 类 化 合 物 的 化 学 结构 (下 列 化 合 物 的 结构 描述 均 以 o-Ecdysone 为 基准 ) .C27 到 .B-ecdysone:20 B-OH .Abutasterone:20 B,24-20 . Ajugasterone C:11 a,20 B-2OH,25-deOH . Ajugasterone D:11 a,20 B-2OH,22,25-epoxy . Brahuisterone:5 B-OH .Cheilanthone A:7(8)-2H . Cheilanthone A:7(8)-2H,25-deOH . 2-Deoxyecdysone : 2-deOH . 2-Deoxyecdysone:2-deOH,3 B-O-Ac . 2-Deoxyecdysone-22-O-benzate : 2-deOH , 22-O-Bz . Deoxyecdysone-3-O-8-glycopyranoside:2 8-deOQH, 3-O-Gle 13 .2-Deoxyecdysone-25-O-B-glucopyranoside:2 B-deOH, 25-O-Glc 14.2-Deoxyecdysone-20 ,22-acetonide:2 B-deOH,20 £,22-acetonide 15. 2-Deoxy-20-hydroxyecdysone:2 B-deOH,20 B-OH 16. 2-Deoxy-20-hydroxyecdysone-3-acetate:2 B-deOQH, 20 B-OH, 3-O-AC 17. 22-Deoxy-20-hydroxyecdysone:22 a-deOH,20 B-OH 18. 5-Deoxykaladasterone :20 B-OH, 49(11) 19. Deoxyviperidone:2 B-,14 a,22 a,25-de-4OH,5 a-H 20. Ecdysone-22-sulfate:22 a-O-SO3Na 21. 3-Epi-2-deoxyecdysone:2 B-deOH,3 a-OH 22.20-Hydroxy-5 a-ecdysone:20 B-OH,5 a-H 23 .20-Hychoxyecdysone-2-acetate:20 B-OH,2-O-Ac 24. 20-Hydroxyecdysone-20-O-benzate:20 B-OBz 25. 20-Hydroxyecdysone-22-benzate:20 B-OH,22-O-Bz 26. 20-Hydroxyecdysone-2-cinnamate:20 B-OH,2-O-Cin 27. 20-Hydroxyeedysone-3-p-coumarate:20 B-OH,3-O-p-Com 28. 20-Hydroxyecdysone-3 ,22-O-a-D-digalactopyranoside:20 B-OH,3,20-O-diGal 29 .20-Hydroxyecdysone-3-O-a-D-galactopyranoside:20 B-OH, 3-O-Gal 30. 20-Hydroxyecdysone-25-O-8-glucopyranoside:20 B-OH 31.20-Hydroxyecdysone-2 , 3-acetonide:20 B-OH,2 ,3-acetonide 32. 20-Hydroxyecdysone-22-O-Benzate:20 B-OH,22-O-Bz,5 a-H 33. 20-Hydroxyecdysone-20 ,22-acetonide:20 B-OH,20 B-,22 a-acetonide 34. Inokosterone:20 B- ,26-2OH,25-deOH oO ON NHN UA F&F W NY & Fe Fe no fF O&O 35: 36. 37 38. 39. 40. . Paristerone;20 B-OH,2 a 4 _ 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. ae 52 55. 54. 55. 56. 57. . Ponasterone C-2-cinnamate:5 B-,20 B- ,24 B-30H,2-0-Cin, 25-de-OH 59. 60. 5 ao 61 Ti 72 7 — Ww Bg AE; MA HEY BE Be DR eH AE A PY BY 2 FE Integristerone A:20 B-,1 B-2OH Integristerone A-22-O-a-galactopyranoside:20 B-,1 B-2OH, 22-O-Gal. Integristerone B:20 B-,1 B-,5 B-30H Kaladasterone:20 B-5 B-2OH Muristerone A:20 B-,5 B-,11 a-30H,25-deOH Osladin:3-O-Glce-Rha, 22 ,26-epoxy,26-O-Rha,2 B-,14 a,25-de-30H Pinnasterol:3 a,-20 B-20H,44(5),14 a,25-de-2OH 14 a-Hydroxypinnasterol:20 B-OH,3 a, 44(5) ,25-deOH Pinnasterol-2-acetate:20 B-OH,3 a, 4445. 2-O-Ac,14 a,25-de-2OH 14 a-Hydroxypinnasterol-2-acetate:20 B-OH,3 a, 44(5) ,2-OAC,25-deOH 14 a-Hydroxypinnasterol-3-acetate:20 B-OH,3 a-O-Ac, 44(5) ,25-deOH 22-epi-14-Hydroxypinnasterol-2-acetate:20 B-OH, 44(5) ,3 a,20 B-,2-O-Ac Podecdysone B:20 B-OH, 48(9) ,414(15) Podecdysone B-25-O-8-glucopyranoside:20 B-OH, 48(9) ,414(15) ,25-O-Gle Podecdysone C:20 8B-,26-2OH Polypodine B:5 B-,20 B-2OH Polypodine B-2-cinnamate:20 B- ,3 B-2OH,2-O-Cin Polypodoaurein:20 B-OH,25-O-CH3 Polyodosaponin A:3-O-Glc-Rha,22 ,26-epoxy,26 B-OH,2,14,25-de-30H Ponasterone A:20 B-OH,25-de-OH Ponasterone B:2 a,3 a,20 B-OH,25-de-OH Ponasterone C:5 B-,20 B-,24 B-30H,25-de-OH Ponasteroside A:20 B-OH, 3-O-Glc,25-de-OH Poststerone:20-Ketone( it 28 47 C21 #) . Praemiximisterone: D8(9) ,2-de-OH 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. Pterosterone:20 B-,24 a-2OH Pterosterone-24-O-B-O-glucopyrauoside:20 B-OH,24 a-O-Glc Rubrosterone: 17-ketone( # 2 4% C17 型 ) Silenosterone :3- = O,2-de-OH Rapisterone B:22 a-de-OH,24,11 a-20H Sogdysterone: 19,20 B-2OH Stachysterone A:20 B-OH,D12(13) ,14-CH3 Stachysterone B:20 B-OH,D14(15) Stachysterone C:20 p-OH,D24(25) . Stachysterone D:20 B-OH,22,25-epoxy . Turkesterone:11 a,20 8B-2OH . Viperidone:9 a-OH,5 a,2,14,22,25-de-4OH 74. fee 76. 了 多多 Viticosterone E:20 B-OH,25-O-Ac Viticosterone E-22-O-fenzate:20 B-OH,22-O-Bz Vipieridcinone:9 a-OH,2,22,25-de-30H,5 a Gerardiasterone:20 B-,23-2OH B-1 C28,C29 型 78 . Ajugasterone B:20 B-,27-diOH, D25(26) ,24 B-C2H5 < 过 用 “Lab * 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 79. 80. 81. 82. 83. 84. 85. 86. 87. 88. 89. 90. lil O27 B-2 OB: 94. 95. 96. Whe 98. 99. 100. 101. 102. 103. 104. 105. 106. 107. 108. 109. Amarasterone A:20 B-,26-diOH,25-deOH. 24 B-C2H5 Amarasterone B:20 B-OH,25-deOH,24 B-CH2CH20H Carpesterol:2 ,14 ,25-de-30OH, 3-O-Bz,24 B-C2HS5 Dacrysterone:20 B-,5 B-diOH,24-CH3 24(28)-dehydromakisterone A:20 B-OH,24- = CH2 24-Epimakisterone A:20 B-OH,24 a-CH3 14-Hydroxycarpesterol:2 B-,25-de-2OH,24-C2HS5,5 a-H Makisterone A:20 B-OH,24 B-CH3 Makisterone B:20 B-,26-20OH,24 B-CH3 ,25-de-OH Makisterone C:20 B-OH,24 B-C2H5 Makisterone D:20 B-OH,24 B-CH(OH)CH3,25-de-OH Rapisterone:20 B- ,23-20H,24-C2HS Sidasterone A:20 B-,26-20H, 425(27) ,24-CH3 Sidasterone B:20 B-,26-20H, 424(25) ,24-CH3 侧 链 具 内 酯 环 的 : Ajugalactone:12-= 0,20 B-OH,22 ,26(CO)-Lactone, 全 24(25) ,24-C2HS5 Capitasterone:20 B-OH,22,26(CO)-Lactone,24-C2H5 Carthamosterone:20 B-OH,24-= CH-COOH, 25 ,29(CO)-Lactone Cyasterone:20 B-OH,24-CH(OH)CH3 ,25 ,26(CO)-Lactone Cyasterone-22-acetate:20 B-OH,24-CH(OH)CH3 ,25 ,26(CO)-Lactone,22-O-Ac Epicyasterone:20 B-OH,24-CH(OH)CH3 ,25 ,26(CO)-Lactone,5 a-H Isocyasterone:20 B-OH,24-CH(OH)CH3 ,25 ,27(CO)-Lactone 29-Norcyasterone:20 B-OH,24-CH20H, 24 ,26(CO)-Lactone 29-Norcyasterone-2-acetate:20 B-OH,24-CH20H, 24 ,26(CO)-Lactone, 2-O-AC 29-Norcyasterone-3-acetate:20 B-OH ,24-CH2OH,24,26(CO)-Lactone,3-O-AC 29-Norsengosterone:5 f- ,20 8B-20H,24-CH2OH,24,26(CO)-Lactone Precyasterone:20 B-OH,24-CHCOHR)CH3 ,22,26(CO)-Lactone Sengosterone:5 B-,20 B-20H,24-CH(OH)CH3 ,28 ,26(CO)-Lactone 22-Dehydro-12-OH-cyasterone:12 B-OH,22-=0O,24-CH(OH)CH3 ,28 ,26(CO)-Lactone 22-Dehydro-12-OH-sengosterone:5 f-,128-2OH,22-=O,24-CH(OH)CH3, ,28 ,26(CO)-Lactone 22-Dehydro-12-OH-29-Nor-cyasterone:12 B-OH,22-=O,24-CH2(OH) ,28 ,26(CO)-Lactone 22-Dehydro-12-OH-29-Nor-Sengosterone:5 p- ,12 8B-20H,22-=0,24-CH2(OH) ,28 ,26(CO)-Lactone 图 2 au-Ecdysone 的 化 学 结构 式 表 1 中 仅仅 罗列 了 具有 7-H -6- Mel 4 TE SEA AY 109 个 植物 晓 皮 激素 ,但 其 结构 多 样 性 和 复 杂 性 显而易见 : BR ARE : WAR Wy BRR BA DE RT HE a. 1LKAREBSA AOR RMAAIA C27 型 的 (77 个 ) ,而 且 还 有 C28,C29 型 的 化 合 物 (324%). MBBRAARAN 7 TH RARA C27 型 ,而 C28,C29 型 的 植物 旷 皮 激素 仍然 有 不 同 程度 的 昆虫 晓 皮 活 性 。 2. 从 氧化 程度 看 : 含 S6 个 羟基 取代 的 化 合 物 居 多 ,但 也 有 仅 有 1L 个 羟基 取代 的 ,如 De- oxyviperidone; 而 氧化 程度 高 的 可 含 8 个 羟基 取代 ,如 Ajugasterone D。 而 化 合 物 93 一 109 WW MH 链 上 和 氧化 成 产 酸 后 脱水 形成 内 酯 环 。 除 了 14,20 这 些 常 见 的 叔 羟 基 外 ,和 当 核 上 的 5$,9 位 也 被 Ab LFS EW ON Polypodine B 等 和 Viperidone。 S)\RKLE MARA KH AWS REHOME Bee (11 个 ) ,如 双边 fe Be A) 2 BK Osladin , 双 糖 下 Polypodosaponin A, REF 3 12,22 位 上 的 较 多 ,22 位 羟基 容 易 接 上 糖 基 , 酯 基 是 这 类 化 合 物 的 一 个 特点 。 而 糖 的 种 类 有 和 葡萄糖 , 半 乳 糖 , 鼠 李 糖 等 。 4. 从 双 键 位 置 看 : 烽 键 在 9 (11) MA14 (15) 而 与 全 7(8) 形成 共 恩 双 键 的 较 多 ,如 5- Deoxykaladasterone, Stachysterone B。 也 有 双 键 全 4(5) 与 6-H WH He WY, WN 14-c-Hydroxy pinnasterol, Pinnasterol-20-acetate, Pinnasterol 等 。 而 有 的 则 是 双 键 移动 到 人 8(9) 与 人 14(15 ) FG ny FE He WN EA , BN Podecdysone 及 其 25 {WAC HA. 5. 从 酯 化 看 :除了 侧 链 氧 化 后 形成 内 酯 外 ,外 源 有 机 酸 ,无 机 酸 与 会 形成 这 类 物质 的 酯 , 较 常见 的 除 乙 酸 酯 外 ,还 常 有 肉桂 酸 酯 ,如 Ponasterone C 2-cinamate, B-ecdysone-20-cinnamate 等 ,也 会 有 葵 甲 酸 酯 和 对 凑 基 肉桂 酸 酯 等 ,最 有 趣 的 是 Ecdysone-22-sulfate, 是 a-ecdysone 在 22 位 上 的 磺 酸 钠 盐 ;在 植物 界 众多 羟基 化 合 物 ,天 然 磺 酸 化 的 化 合 物 真 可 谓 是 微乎其微 ,而 且 出 现 a-Ecdysone 的 22 位 上 ,是 难以 想象 的 。 6. 丙 酮 缩合 物 ;:2,3 MRE 20,22 THEZTARAAM AA DHE, WW 20-Hydrox- yecdysone-2 ,3-acetonide,20-hydroxyecdysone-20 ,22-acetonide 就 是 ;基本 上 具有 邻 羟基 的 常见 位 置 都 有 丙酮 缩合 物 。 ta Bi RAED REBT IZ ,迄今 为 止 , 超 过 了 80 个 科 植 物 中 发 现 了 这 类 化 合 物 ,而 B- 虹 皮 激素 在 植物 界 分 布 最 广 ,几乎 在 所 有 含有 植物 晓 皮 激 素 的 植物 中 都 有 发 现 , 在 世 类 、 裸 子 植物 、 被 子 植 物 都 发 现 这 类 物质 存在 ,较为 集中 存在 的 植物 科 属 有 : 蕨 类 植物 (Pteridophyta) : Athyrium , Blechnum , Gleichenia ， Matteuccia , Onoclea ,Osmanda , Polypodium ， Polystichum , Pteridium , Pteris, Woodwardia JB; #} ¥ 48 W (Spermatophyta) : 罗汉 松 科 (Podocarpaceae) : Dacrydium , Podocarpus JB ; 3 #2 BL (Taxaceae): Taxus IB; 4 FH Fl ( Aizoaceae): Sesuvium , Trianthema JB ; it BL (Amaranthaceae) : Achyranthes , Bosea , Cyathula ,Gomphrena J&; 38 ®t (Asteraceae): Serrafula JB; 4 {Ft (Caryophyllaceae) : Lychnis , Silene JB; AS Ph 42 BL (Commelinaceae): Cyanotis JB ; JE IE ®t (Lamiaceae) : Ajuga JR; BEF (Liliaceae): Paris, Trillium JB; 38 Fi (Moraceae): Morus JB; 50, * 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 毛 葛 科 (Ranunculaceae) : Helleborus JB; 旋 节 花 科 (Stachyuraceae) : Stachyurus 属 ; 马鞭 草 科 (Verbenaceae): Vitex JB; 防 已 科 (Menispermaceae) : Diploclisia JB 4 植物 虹 皮 激素 的 结构 多 样 性 是 植物 遗传 多 样 性 的 具体 表现 植物 次 生 代 谢 产 物 是 非常 复杂 多 样 的 化 合 物 类 群 ,不 但 类 型 繁多 , 而且 每 一 大 类 化 合 物 都 可 以 根据 化 学 的 特征 骨架 ,又 可 以 分 为 各 种 各 样 的 结构 类 型 , 仅 以 三 昔 为 例 ,三 昔 可 分 为 ( 王 完 ## ,1988): 1.3434 '5(Dammarane) 型 2. = EJB be ( Lanostane) #Y 四 环 三 莫 43. BHF Ge (Cucurbitane) # 4. 大 戟 烷 (Eupnane) 型 5. Ft FR be ( Cimigenane ) #) (1. 7F 32 GE(Oleanane) 型 2. AE FR GE (Vrsane) HY 3. 3 & Ge (Lupane) # TF = BR 4. A AE GE ( Friedelane) 5. 38222 be (Ternane) 型 6. 4 bé(Fernane) 型 7. 何 帕 烷 (Hopane) 型 等 这 些 三 昔 的 骨架 类 型 还 仅仅 是 较为 典型 的 ,没有 将 一 些 变型 三 萌 骨 架 列 人 ;而 每 一 骨架 类 型 均 有 一 大 堆 化 合 物 ,可 见 植物 次 生 代谢 产物 的 多 样 性 和 复杂 性 ,而 我 们 选择 植物 旷 皮 激素 这 么 一 个 小 类 型 来 讨论 植物 次 生 代 谢 产 物 的 多 样 性 , 则 基于 以 下 原因 : 1. 植 物性 晓 皮 激 素 是 一 类 典型 的 次 生 代谢 产物 。 所 谓 典 型 就 是 这 类 化 合 物 在 植物 中 仅仅 是 次 级 代谢 (secondary metabolism) 产生 的 最 终 产 物 ; 到 目前 为 止 ,没有 发 现 植 物 生 理 过 程 中 有 任何 活性 。 也 有 个 别 报道 可 作为 外 源 植 物 生 长 素 ( 王 宪 楷 ,1988; 邱 明 华 等 ,1987)。 2. 这 类 物质 在 植物 界 分 布 相当 广泛 ,从 茧 类、 裸子 植物 、 被 子 植物 中 都 有 发 现 ;但 又 没有 作 为 某 一 植物 类 群 或 科 、 属 的 共有 特征 成 分 。 因 而 这 类 成 分 在 植物 化 学 系统 学 上 也 没有 特殊 意 人 3. 植 物 晓 皮 激 素 作 为 植物 当 醇 同类 物质 ,由 于 植物 省 醇 作 为 构成 细胞 的 重要 组 分 ,对 植物 界 具 有 普遍 意义 。 4. 绝 大 多 数 植物 晓 皮 激素 的 洗 体 构 型 (5-B-H) 与 昆虫 晓 皮 激素 的 构 型 一 致 ;而 且 除 个 别 化 合 物 具 有 抗 晓 皮 活 性 及 没有 活性 外 , 绝 大 多 数 有 昆虫 晓 皮 活 性 。 虽 然 目 前 植物 晓 皮 激 素 在 化 学 生态 学 上 的 生物 意义 不 十 分 明了 ,但 这 类 物质 作为 昆虫 界 与 植物 界 协同 进化 的 化 学 生态 物质 肯定 有 十 分 重要 的 意义 。 植物 虹 皮 激素 的 结构 多 样 性 ,我们 可 以 认为 这 是 植物 遗传 多 样 性 (中 国 科 学 院 生 物 多 样 性 委员 会 ,1992) 的 具体 表现 之 一 ,这 是 因为 : 1. 这 类 化 合 物 已 在 植物 界 发 现 了 110 余 个 ,结构 多 样 复杂 ,在 同一 植物 内 存在 的 化 合 物 之 间 ,有 密切 的 相关 性 ;而 且 不 论 C27 型 还 是 C28、C29 型 的 化 合 物 都 有 共同 的 生物 合成 前 体 。 Be RY 4B: A ABLE BS BR A AE RE Dy BY ZS EE . GL: 这 一 点 我 们 已 在 文献 ( 邱 明 华 等 ,1987) 中 论证 过 :Heftmann 等 人 用 !#C 同位 素 追 踪 方法 证 实 T FEE B WH ( Podocarpus elatus ) ,大 时 罗汉 松 ( 己 . macrophyllus ) , 7K FE ( Polypodium vul- gare) 中 的 几 种 C27 HH MMRBRASRHAANN EDS TBAT, eH a te 中 合成 产生 的 。 而 C28.C29 HH WMRBAR WRRTA-EWDA MHRA, io EARL 酶 作用 下 将 甲 基 碳 加 到 C27 骨架 的 侧 链 上 产生 ,在 植物 体 中 各 种 酶 的 作用 下 ,氧化 形成 7- 烯 - 6- 酮 省 体 骨架 后 ,以 经 过 一 系列 氧化 、 酰 化 \ 脱 水 重 排 及 糖 了 下 化 等 生物 化 合 物 。 这 些 植物 晓 皮 激素 作为 次 生 代谢 产物 虽然 对 植物 体 的 生理 过 程 没 起 作用 ,但 产生 这 些 化 合 物 的 生物 合成 过 程 是 特定 的 植物 体 所 必 不 可 少 的 。 毫 无 疑问 ,产生 的 酶 和 发 生 的 生物 合成 反应 都 是 在 植物 中 特定 基因 调控 下 产生 的 , 即 植物 体 遗 传 基因 的 多 样 性 造就 了 植物 赔 皮 激 素 的 结构 多 样 性 。 2. 含 有 虹 皮 激素 类 化 合 物 的 80 余 科 植物 中 ,与 植物 晓 皮 激素 生物 合成 相关 酶 及 特定 生理 活性 ,在 这 些 植物 中 这 些 相 关 基 因 成 为 外 显 子 (exon) ,从 植物 基因 中 表达 了 出 来 。 使 我 们 在 已 研究 出 的 80 余 科 植物 中 发 现 了 晓 皮 激素 类 次 生 代 谢 产物 。 但 这 丝毫 不 意味 着 其 他 植物 中 没有 类 似 的 相关 基因 ,而 是 由 于 植物 体 本 身 的 生理 过 程 特点 ,相关 基因 作为 内 含 子 (intron) 没有 表达 出 来 。 而 植物 晓 皮 激 素 与 组 成 细胞 构件 的 植物 省 醇 生物 合成 上 具有 共同 前 体 获 烯 (squalene) ,因而 可 以 推测 晓 皮 激素 类 次 生 代谢 产物 的 相关 基因 ,可 能 存在 于 整个 植物 界 ; 只 是 由 于 遗传 多 样 性 决定 了 ,这 些 相关 基因 有 的 作为 外 显 子 表达 出 来 ,而 更 多 的 作为 内 含 子 没有 表 达 出 来 。 近 来 有 许多 用 基因 调控 植物 次 生 代 谢 产 物产 生 及 含量 的 研究 也 证 实 植物 体内 次 生 代 谢 产物 也 由 植物 体内 的 遗传 基因 决定 ,而 不 是 无 规律 无 目的 与 生理 活动 无 关 地 产生 。 这 一 点 也 说 明 植 物 次 生 代 谢 产物 是 植物 遗传 多 样 性 的 具体 表现 。 3. 植 物 赔 皮 激素 广泛 分 布 于 蕨 类 、 裸 子 植物 、 被 子 植物 等 各 种 植物 类 群 ,但 又 没有 成 为 一 些 植物 类 群 特征 的 次 生化 产物 ,从 其 结构 的 复杂 程度 氧化 程度 看 ,看 不 出 与 植物 系统 学 有 关 理 论 有 密切 相关 之 处 。 因 而 可 以 这 样 理解 ,无 论 植物 晓 皮 激 素 分 布 在 原始 的 或 进化 的 ,低级 的 或 高 级 的 植物 中 ,反映 出 的 仅仅 是 植物 个 体 生理 过 程 或 生物 合成 中 的 特殊 性 ,同时 间接 反映 了 植 物 的 遗传 多 样 性 。 4. 在 含有 晓 皮 激素 类 次 生 代谢 产物 的 80 余 科 植物 中 ,虽然 相关 基因 都 作为 外 显 子 表达 出 来 ,但 由 于 植物 个 体 的 特异 性 ,产生 了 一 大 类 结构 多 样 复杂 的 代谢 产物 ,从 其 结构 多 样 性 可 以 看 出 ,植物 旷 皮 激 素 相 关 基 因 的 外 显 子 的 碱 基 序 列 或 结构 可 能 基本 一 致 或 相 类 似 , 但 因为 各 个 植物 体 都 有 自身 特定 遗传 基 团 ,生理 过 程 也 各 不 相同 ,生物 碱 产 生 的 化 合 物 结 构 也 就 复杂 多 样 。 而 广泛 分 布 于 植物 体 的 B- 晓 皮 激 素 , 也 因 植 物体 不 同 而 在 含量 上 有 很 大 差异 ,含量 高 的 可 达 3% 左 右 , 而 含量 低 的 则 在 0.01% 以下。 从 与 昆虫 界 的 协同 进化 来 看 ,可 能 这 类 物质 具有 一 定 的 化 学 生态 学 意义 ;但 B- 晓 皮 激 素 含量 很 高 的 资源 植物 露水 草 ( Cyanotis arachzoidea ) ,地 上 部 分 含量 仅 1.2% , 而 根部 含量 可 达 2.9% ,应 该 说 地 上 部 分 与 昆虫 界 的 关系 更 为 密切 ,因而 这 种 植物 中 化 学 生态 意义 并 不 显著 ,但 B- 晓 皮 激 素 的 存在 还 是 充分 反映 了 露水 草 植物 本 身 新 陈 代谢 的 特点 。 这 些 都 说 明 次 生 代 谢 产 生 不 论 对 其 他 生物 (包括 植物 ) 有 什么 生态 学 意义 或 其 他 作用 ,次 生 代 谢 产物 本 身 更 主要 还 是 反映 了 植物 体 本 身 的 生理 活动 过 程 的 复杂 性 ;同样 反映 了 植物 个 体 遗 传 上 的 多 样 性 和 特异 性 。 从 以 上 讨论 可 以 看 出 ,植物 次 生 代 谢 产 物 的 多 样 性 和 复杂 性 ,直观 地 表现 了 植物 的 遗传 多 样 性 。 由 于 目前 研究 的 局 限 ,植物 物种 多 样 性 已 研究 得 较为 充分 ,而 遗传 多 样 性 的 研究 则 稍微 滞后 ;不 同 植物 物种 的 基 团 多 样 性 研究 也 是 相当 复杂 的 问题 ,而 植物 体内 次 生 代谢 产物 的 利用 2. G2....2 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 已 有 上 千年 历史 ,近代 的 研究 也 相当 充分 ;我 们 认为 可 以 利用 植物 成 分 分 析 的 复杂 性 ,从 一 个 侧面 来 了 解 植物 物质 的 遗传 多 样 性 和 复杂 性 。 同 时 也 证 明 自 然 选 择 不 产生 多 样 性 ,多 样 性 是 生命 系统 的 基本 特征 和 属性 (中 国 科 学 院 生 物 多 样 性 委员 会 ,1992) 。 参考 文 献 王 宪 楷 .1988. 天 然 药物 化 学 .北京 :人 民 卫 生出 版 社 中 国 科学 院 生 物 多 样 性 委员 会 .1992. 生 物 多 样 性 译 从 .北京 :中 国 科 学 技术 出 版 社 邱 明 华 等 .1987. 植 物性 晓 皮 激 素 的 结构 相关 性 及 其 在 植物 体 中 的 生物 合成 途径 .云南 植物 研究 .9(1):119 - 128 周 荣 汉 .1988. 药 用 植物 化 学 分 类 学 .上 海 :上 海 科 学 技术 出 版 社 Calcagno, M. et al.1995.A new family of phytoecdysteroids isolated from aerial part of Ajuga reptans var. atropurpurea . Tetrahe- dron .51(44) :12119 - 12126 Camps, F. 1991. Ecological Chemistry and Biochemistry of Plant Tenpenoids. Oxford: Clarendon Press, 331 — 376 EXPLORING THE DIVERSITY OF PLANT SECONDARY METABOLIC PRODUCTS FROM PHYTOECDYSONES Qiu Minghua (Kunming Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650204) Phytoecdysones represents a small category of the secondary metabolic products from plant kingdom. In this paper, the structure diversity of phytoecdysones was described in great detail, and through intensive analyses of structure diversity of phytoecdysones, the diversity of secondary metabolic products in plants was discussed. It was regarded that diversity of plant secondary metabolic products is only one of the concrete expressions of plant genetic diversity. Key Words: Diversity, Plant secondary metabolic products, Phytoecdysones, Structure diversity, Genetic diversity 宿 兵 等 :动物 遗传 多 样 性 的 检测 方法 > Gs 动物 遗传 多 样 性 的 检测 方法 宿 兵 “ 张 亚 平 (中 国 科学 院 昆明 动物 研究 所 细胞 与 分 子 进化 开放 研究 实验 室 ,昆明 650223) 摘要 ”未 文 综 述 了 在 动物 遗传 多 样 性 检测 中 的 一 些 常用 技术 方法 ,包括 同 工 酶 电泳 \DNA 限 制 性 片段 长 度 多 态 性 分 析 .DNA 序列 分 析 、 随机 扩 增 多 态 DNA 分 析 、 多 位 点 的 DNA 指纹 图 谱 分 析 和 单一 位 点 的 DNA 指纹 图 谱 分 析 等 。 同 时 对 各 类 方法 的 特点 、 适 用 范围 和 局 限 性 进行 Tit#, 关键 词 ”动物 遗传 多 样 性 检测 方法 ”蛋白质 DNA 1 前 言 生物 多 样 性 包含 了 三 个 层次 的 含义 , 即 生态 系统 多 样 性 、 物 种 多 样 性 和 遗传 多 样 性 ,其 中 遗传 多 样 性 是 生命 世界 遗传 信息 的 总 和 ,蕴藏 在 地 球 上 植物 \ 动物 和 微生物 个 体 的 基因 中 ,是 生物 多 样 性 的 本 质 内 容 。 基 因 是 进化 的 基本 素材 ,同时 也 是 进化 历史 的 忠实 记录 者 。 因 此 , 保 护 物 种 就 是 保护 进化 的 历史 遗产 一 一 一 个 类 群 独特 的 遗传 结构 和 基因 库 。 对 于 物种 遗传 多 样 性 的 了 解 不 仅 有 助 于 保护 物种 多 样 性 ,同时 将 使 我 们 对 物种 濒危 的 遗传 学 机 制 、 群 体 的 遗传 结 构 及 其 变化 规律 以 及 物种 形成 等 进化 生物 学 问题 有 更 为 深刻 的 认识 。 遗传 多 样 性 检测 的 方法 多 种 多 样 ,不 同 的 技术 从 不 同 角 度 \ 不 同 层次 揭示 物种 的 遗传 背景 信息 。 自 1966 年 Harris 等 采用 蛋白 电泳 技术 首次 报道 了 同 工 酶 和 蛋白质 的 多 态 性 以 来 ,各 种 新 的 技术 不 断 涌现 ,并 逐渐 从 蛋白质 水 平 深 入 到 DNA 水 平 , 如 DNA 指纹 图 谱 \DNA 限制 性 片 段 长 度 多 态 性 (DNA RFLP) 分 析 、 随 机 扩 增 多 态 DNA (RAPD) 分 析 DNA 序列 分 析 、 微 卫星 DNA (microsatellite DNA) 分 析 、 单 链 构 象 多 态 DNA (SSCP) 分 析 以 及 变性 剂 梯度 凝 胶 电 泳 (DGGE) 分 析 技 术 等 。 尤 其 是 80 年 代 PCR 技术 的 发 明 使 遗传 多 样 性 的 检测 更 为 快速 方便 。 对 于 珍稀 动物 已 有 了 所 谓 “ 非 损伤 性 DNA 分 析 技 术 ”(non-invasive DNA genotyping) ( 宿 兵 等 ,1996 ; 张 亚 平等 ,199S;Zhang 等 ,1994)。 现 就 各 种 常用 技术 的 特点 和 应 用 范围 综述 如 下 。 2 同 工 酶 和 蛋白 电泳 技术 蛋 自 电 泳 (protein electrophoresis) 技术 是 较 早 建立 从 基因 的 产物 一 一 蛋白 质 水 平 探讨 遗 传 多 样 性 的 分 析 手 段 (Smithies 4 , 1955; Hunter 等 ,1957; Harris 等 ,1966)。 它 根据 同 工 酶 (isozyme) 或 非 酶 蛋白 质 电荷 性 质 的 差异 ,在 一 定 的 电泳 支持 介质 中 (MED RRA RA 烯 酰胺 等 ) 将 由 不 同 遗 传 座位 (genetic loci) 编码 或 由 同一 座位 不 同等 位 基因 编码 的 酶 或 蛋白 质 分 开 ,从 而 达到 鉴别 基因 型 的 目的 。 进行 蛋白 电泳 分 析 对 样品 的 要 求 较 高 ,因为 需要 保持 酶 的 活性 。 各 种 组 织 样 品 如 肝脏 、 肾 脏 和 血液 等 都 可 以 作为 电泳 分 析 的 材料 。 但 是 ,要 取得 肝脏 肾脏 组 织 一 般 需 要 杀 死 动物 , 作 为 遗传 监测 显然 是 不 合适 的 。 因 此 ,血液 样品 是 作 蛋 白 电 泳 的 最 好 材料 ,并 且 每 只 动物 取 血 5 毫升 左右 ,就 可 以 满足 50 个 遗传 座位 以 上 的 分 析 。 随 着 蛋白 电泳 技术 的 广泛 应 用 ,人 们 也 逐渐 认识 到 它 的 局 限 性 。 如 分 析 的 遗传 座位 的 数 ae ae 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 量 ; 每 一 座位 等 位 基因 的 数量 以 及 作 群 体 水 平 研 究 所 需 的 样本 个 体 数 量 等 方面 的 限制 。 虽 然 现在 能 够 分 析 的 遗传 座位 数 已 超过 100 个 ,但 就 整个 基因 组 来 说 仍 是 九 牛 一 毛 。 同 时 ,蛋白 电 泳 的 分 辨 率 具 有 一 定 的 限度 ,并 非 所 有 的 氨基 酸 变异 都 能 从 电泳 胶 上 反映 出 来 ;并 且 编 码 蛋 白 基因 的 DNA 序列 的 无 意 突 变 〈 即 不 改变 氨基 酸 序列 的 变异 ) 也 是 无 法 检测 的 。 尽 管 存在 上 ik AY Fea BR HE ,蛋白 电泳 作为 一 种 费用 相对 较 低 、 所 需 设 备 简单 和 操作 简便 快速 的 方法 ,在 遗传 多 样 性 动态 检测 方面 仍 有 相当 广泛 的 应 用 。 3 DNA 多 态 性 分 析 技 术 遗传 多 样 性 的 本 质 在 于 遗传 信息 的 载体 一 DNA 的 多 样 性 ,因此 随 着 分 子 生物 学 技术 日 新 月 异 的 发 展 ,DNA 水 平 的 研究 越 来 越 受 到 重视 ,相关 的 技术 也 受到 人 们 的 青睐 。DNA 分 析 具 有 以 下 几 方 面 的 优点 :1) 我 们 研究 的 是 基因 型 ,而 不 是 通过 表 型 去 推测 基因 型 ;2) 根据 我 们 的 研究 目的 ,我 们 可 以 从 浩如烟海 的 DNA 序列 中 提取 我 们 所 需 的 遗传 标记 (genetic marker), 如 进化 速率 不 同 的 基因 、 遗 传 方式 不 同 的 基因 等 ;3) 从 分 析 方 法 来 看 ,各 种 类 型 的 DNA 基本 上 是 通用 的 。4) 从 技术 上 来 讲 ,我 们 已 能 从 非常 微量 和 异常 陈旧 (保存 100 FUL) 甚至 很 古老 〈( 几 千 万 年 直至 上 亿 年 ) 的 样品 中 提取 DNA 并 进行 分 析 。 尤 其 对 于 珍稀 濒危 动物 可 以 在 不 伤害 动物 的 情况 下 达到 分 析 的 目的 ,如 从 毛发 中 提取 DNA 进行 分 析 等 〈 宿 兵 等 ,1996 ; Plante 等 ,1987 ;Paabo “ ,1989; Morin 等 ,1994; 张 亚 平 等 ,1996)。 3.1 DNA 限制 性 片段 长 度 多 态 性 分 析 (DNA RFLP) DNA RFLP 是 80 年 代 发 展 起 来 的 DNA 多 态 分 析 技 术 。 其 基本 原理 是 基于 限制 性 内 切 酶 对 特异 DNA 序列 的 识别 、 切 割 的 特性 。 通 常 限 制 性 内 切 酶 的 识别 序列 为 4 一 6 FRR. 目标 DNA 被 特定 的 限制 性 内 切 酶 完全 消化 后 将 断裂 为 一 定 大 小 和 数量 的 片段 。 如 果 特 定 限 制 性 内 切 酶 的 识别 序列 发 生 突变 ,结果 是 将 失去 这 一 切 点 ;同样 ,DNA 的 突变 也 可 能 产生 新 的 切 点 。 这 两 种 DNA 的 变异 都 使 酶 切片 段 的 大 小 和 数量 产生 变化 ,并 在 电泳 过 程 中 表现 出 来 。 线粒体 DNA ( 核 外 基因 组 ,母系 遗传 ) 和 核糖 体 DNA ( 核 基因 组 ,和 孟 德 尔 遗传 ) BREA 进行 RFLP 分 析 的 DNA 分 子 (Brown 等 ,1983; Wilson 等 ,1985; Avise 等 ,1986; Hillis 等 ， 1988 ; Moritz 等 ,1987) ,也 是 目前 RFLP 分 析 中 采用 最 多 的 分 子 。RFLP 技术 广泛 应 用 于 群体 水 平 的 遗传 多 样 性 分 析 ,如 群体 内 和 群体 间 的 遗传 变异 度 、 群 体 间 基 因 流 的 评价 \ 有 效 群 体 大 小 的 确定 \ 生 物 地 理 格 局 的 形成 历史 以 及 谱系 和 亲缘 关系 的 分 析 等 等 。 它 的 优点 是 分 析 的 DNA 片段 相对 较 大 ,基因 数目 相对 较 多 ,操作 简便 且 费 用 比 序列 分 析 低 得 多 。 近 年 来 ,采用 部 分 酶 解 和 双 酶 解 的 技巧 ,可 以 作出 RFLP 的 精细 图 谱 。 另 一 方面 ,RFLP 也 有 其 本 身 的 局 限 。 首先 ,RFLP 的 分 辨 率 具 有 一 定 的 限度 ,并 非 所 有 的 变异 都 能 检测 ,只 是 在 内 切 酶 识别 位 点 上 的 变异 才能 检 出 。 对 于 核糖 体 DNA 来 说 ,编码 区 是 相当 保守 的 ,一 般 不 作为 遗传 标记 。 间 隔 区 是 检测 遗传 变异 的 区 域 , 但 这 一 区 域 的 长 度 变异 可 能 带 来 误差 。 对 于 mtDNA Kit, FAL 传 的 特性 是 它 的 优点 , 即 没 有 重组 的 发 生 使 我 们 能 够 很 清晰 地 追踪 母系 ;但 作为 遗传 多 样 性 的 标记 ,由 于 没有 重组 ,使 整个 线粒体 DNA 的 信息 量 只 相当 于 核 基因 中 具有 多 个 等 位 基因 的 一 个 同 工 酶 座位 (这 一 座位 同 其 它 座位 不 连锁 ) 。 这 样 由 mtDNA 估算 的 基因 多 样 性 值 其 标准 差 会 比 有 多 个 核 基因 蛋白 座位 得 出 的 值 大 。 此 外 ,从 样品 的 来 源 上 ,RFLP 技术 需要 大 分 子 量 的 DNA, 如 提纯 的 线粒体 DNA 等 。 因 此 ,进行 RFLP 分 析 通 常 需 要 组 织 样品 提取 足够 的 DNA。 3.2 DNA 序列 分 析 A Sanger 发 明 链 终 止 法 测定 DNA 一 级 序列 以 来 (Sanger,1977)，DNA 序列 分 析 的 方法 宿 兵 等 :动物 遗传 多 样 性 的 检测 方法 “9 一 直 在 向 花费 更 低 、 操 作 更 简便 、 自 动 化 程度 更 高 的 方向 发 展 。 尤 其 是 PCR 技术 (多 聚 酶 链 式 反应 ) 的 出 现 (Mullis 等 ,1987 ) ,使 测序 中 以 前 颇 为 繁琐 的 步骤 一 DNA 模板 的 制备 大 大 简 化 ,也 使 测序 技术 在 珍稀 动物 遗传 多 样 性 检测 的 应 用 方面 更 具 可 操作 性 。 无 疑 ,DNA 一 级 序 列 是 最 为 直接 的 遗传 信息 ,也 是 遗传 多 样 性 的 根本 体现 ; 另 一 方面 ,就 信息 量 的 大 小 而 言 ， DNA 一 级 序列 也 是 最 大 的 ,人 的 单 倍 体 DNA 就 有 109 碱 基 对 ,有 些 生 物 则 可 达 1011。 在 DNA 序列 分 析 方 面 已 经 有 相当 多 的 所 谓 通用 引物 Cuniversal primers) , 它 能 在 一 系列 物种 的 同 源 片 段 扩 增 中 使 用 。 如 关 椎 动物 中 扩 增 线粒体 DNA 细胞 色素 b 基因 、12SrRNA 基因 和 控 制 区 的 通用 引物 等 。 目 前 ,DNA 序列 分 析 的 唯一 缺点 仍 是 费用 较 高 ,虽然 由 于 技术 的 更 新 使 测序 的 费用 已 大 为 下 降 ,但 仍 比 其 它 的 DNA 分 析 技 术 的 费用 为 高 。 另 外 ,在 进行 多 基因 座位 的 分 析 是 受 花费 和 时 间 的 双重 限制 ,但 全 自动 DNA 序列 分 析 技 术 和 仪器 的 发 展 大 大 缩短 了 获取 DNA 序列 的 时 间 。 在 样品 的 要 求 方面 ,;DNA RIOD REAR, ER RIK 便 、 血 迹 甚至 化 石 等 都 能 作为 分 析 的 样品 。 3.3 随机 扩 增 多 态 DNA 分 析 技 术 (RAPD) RAPD (randomly amplified polymorphic DNA) 技术 是 利用 PCR 的 原理 ,采用 较 短 的 随机 序列 引物 ,通常 为 8 一 10 个 碱 基 的 长 度 , 对 生物 基因 组 DNA 进行 随机 扩 增 。 此 方法 由 Williams 和 Welsh (1990) 首先 提出 。RAPD 具有 以 下 特点 :首先 ,无需 知 道 受 试 有 机 体 基 因 组 的 DNA 序列 ,因而 能 应 用 于 所 有 的 生物 体 ; 第 二 , 绝 大 多 数 的 RAPD 标记 为 备 德 尔 式 遗 传 ;第 三 ,由 于 所 用 引物 较 短 且 序 列 随 机 ,因此 能 够 提供 大 量 的 遗传 标记 ;第 四 ,RAPD 的 操作 很 简便 且 费 用 相对 较 低 。 鉴 于 以 上 的 特点 , 自 此 技术 发 明 以 来 ,在 遗传 多 样 性 的 检测 方面 得 到 了 广泛 的 应 用 ,尤其 在 寻找 和 建立 遗传 标记 方面 。RAPD 技术 的 缺点 包括 :1) 对 于 随机 扩 增 产生 的 RAPD 标记 我 们 不 知道 它 在 基因 组 中 的 位 置 和 承担 的 功能 ;2) RAPD 无 法 分 辨 纯 合 子 和 杂 合 子 ,因为 就 随机 引物 的 某 一 识别 位 点 来 说 ,无 论 纯 合子 还 是 杂 合 子 均 能 通过 PCR 扩 增 出 相应 的 片段 。 再 者 ,RAPD 的 稳定 性 受 扩 增 条 件 的 影响 较 大 ,如 不 同 的 PCR 仪 \ 不同 的 退火 温度 等 。 在 样品 的 要 求 上 ,RAPD 同 RFLP 的 要 求 相 同 ,需要 高 质量 的 总 DNA 样品 。 3.4 多 位 点 的 DNA 指纹 图 谱 (DNA finger printing) 分 析 经 典 的 DNA 指纹 图 谱 是 以 基因 组 中 的 较 短 重复 序列 (又 称 小 卫星 DNA) 作为 标记 检测 遗传 变异 的 手段 (Jeffreys 等 ,1985) 。 由 于 重复 序列 拷贝 数 的 高 变异 性 ,采用 相应 的 探 针 所 获 得 的 杂交 图 谱 就 象 指纹 一 样 因 人 而 异 。 因 此 ,在 动物 的 遗传 多 样 性 检测 尤其 是 亲子 鉴定 .谱系 确定 中 有 较 广 泛 的 应 用 。DNA 指纹 图 谱 有 以 下 几 个 特点 :1) 多 位 点 性 。 研 究 发 现 ,基因 组 中 有 上 千 个 卫星 DNA 位 点 ,其 中 有 些 位 点 含有 相同 或 相似 的 核心 序列 。2) 高 变异 性 。3) 简单 而 稳定 的 遗传 方式 。Jeffreys 等 通过 家 系 分 析 证 实 ,DNA 指纹 能 够 稳定 的 从 上 一 代 遗 传 给 下 一 代 , 遵 守备 德尔 遗传 规律 。 由 于 基因 突变 而 产生 新 谱 代 的 桃 率 仅 有 0.1% 一 0.4% 。 此 外 ， DNA 指纹 图 谱 还 具有 体 细胞 稳定 性 ,由 同一 个 体 不 同 来 源 的 组 织 如 血液 .肌肉 、 精 液 和 毛发 等 得 到 的 图 谱 是 一 致 的 。 但 组 织 细 胞 的 病变 或 DNA 甲 基 化 等 也 会 导致 个 别 条 带 的 不 同 。 多 位 点 的 DNA 指纹 的 主要 问题 是 :1) 在 作 群 体 水 平 的 分 析 时 ,我 们 无 法 知道 个 体 间 共享 的 条 带 是 否 来 自 同 一 个 遗传 位 点 ,由 此 将 产生 误差 ;2) DNA 指纹 谱 带 的 分 辨 率 有 一 定 限 度 ;3) DNA 指 纹 如 RAPD 一 样 无 法 区 分 纯 合 子 和 杂 人 合子。 此 外 ,对 于 研究 复杂 的 交配 系统 ,如 社会 性 的 动 物 ,在 技术 上 、 理 论 上 和 统计 方法 上 仍 存在 一 定 的 困难 。 在 样品 要 求 方面 多 位 点 的 DNA 指纹 适用 性 也 较 广 ,在 一 定 限 度 内 对 微量 样品 也 能 分 析 ,但 对 陈旧 样品 (DNA 已 降解 ) 则 无 能 为 * 166 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 3.5 单一 位 点 的 DNA 指纹 图 谱 - 微 卫星 DNA 分 析 技 术 微 卫星 DNA (microsatellite DNA) 是 由 2 一 6 个 核 苷 酸 组 成 的 重复 单位 串联 排列 形成 的 DNA 序列 。 微 卫星 在 真 核 生物 基因 组 中 发 生 的 频率 约 为 每 10 kb 的 DNA 序列 中 至 少 有 一 个 微 卫星 (Tautz 等 ,1989)。 大 多 数 微 卫星 的 长 度 小 于 200 bp. 1986 年 Ali 等 首次 将 微 卫星 用 FAH DNA 指纹 分 析 ,从 而 开创 了 微 卫 星 DNA 指纹 分 析 的 新 领域 。 微 量 DNA 提取 技术 (如 从 毛发 和 陈旧 皮 张 中 提取 DNA) 和 PCR 技术 同 微 卫星 分 析 技 术 的 结合 进一步 促进 了 微 卫 星 DNA 指纹 技术 的 发 展 ,并 极 大 地 扩充 了 应 用 范围 ,使 我 们 能 够 对 像 黑 猩猩 这 样 的 社会 性 动物 的 社会 结构 遗传 结构 基因 流 以 及 系统 发 育 关 系 等 一 系列 的 行为 生态 特征 和 遗传 机 制 进行 较 为 深入 的 探讨 (Morin 等 ,1994)。 同 时 , 微 卫星 技术 在 谱系 确立 和 亲子 鉴定 中 的 应 用 大 大 提 高 了 分 析 的 精度 (Zhang 等 ,1994)。 当 然 ,每 一 种 技术 都 会 有 其 自身 的 局 限 , 微 卫星 DNA 分 析 技 术 最 大 的 局 限 在 于 其 物种 的 相对 特异 性 , 即 其 在 基因 组 中 的 分 布 以 及 微 卫 星 两 端 作为 PCR 扩 增 引物 的 序列 常常 因 不 同 的 物种 而 异 。 因 此 ,我 们 针对 某 一 物种 进行 分 析 以 前 ,首先 要 克隆 出 该 物种 的 若干 微 卫星 DNA。 近 缘 的 物种 间 有 时 可 以 通用 ,如 由 人 的 微 卫星 DNA 序 列 设计 的 引物 可 用 于 黑猩猩 的 分 析 中 (Morin 等 ,1994)。 但 很 多 情况 下 需要 从 头 做 起 。 在 样 品 的 适用 范围 方面 ,由 于 采用 PCR 技术 ,单一 位 点 的 DNA 指纹 可 以 对 包括 陈旧 样品 在 内 的 多 种 样品 进行 分 析 。 总 之 ,技术 的 多 样 化 和 不 断 发 展 使 我 们 有 了 更 多 的 手段 ,上 面 所 介绍 的 技术 只 是 现 有 技术 的 一 部 分 ,也 是 在 遗传 多 样 性 研究 中 较为 常用 的 技术 。 参考 文 献 宿 兵 等 .1996. 中 国 黑 冠 长 臂 狼 的 分 子 系统 学 研究 .中 国 科 学 .26:414- 419 张 亚 平 , 王 文 , 宿 兵 等 .1995. 大 熊猫 微 卫 星 DNA 的 筛选 及 其 应 用 .动物 学 研究 .16:301- 306 张 亚 平 .1996. 非 损伤 性 亚洲 黑 能 分 子 遗 传 学 研究 .动物 学 研究 .17:253 - 258 Avise,J.C.1986. Mitochondrial DNA and evolutionary genetics of higher animals. Philos. Trans. R. Soc .312:328 — 334 Brown, W. M. 1983. Evolution of animal mitochondrial DNA. In M. Nei and R. K. Koehn(eds). Evolution of Genes and Proteins. Massachusetts : Sinauer , 62 — 88 Harris, H. 1966. Enzyme polymorphism in man. Proc. Roy. Soc .164:298 — 310 Hillis, D. M. ,and S. K. Davis. 1988. Ribosomal DNA: Intraspecific polymorphism, concerted evolution, and phylogeny reconstruc- tion. Syst . Zool .32 :63 — 66 Hunter, R. L. and Markert,C. L. 1957. Histonchemical demonstration of enzymes separated by zone electrophoresis in starch gels. Science . 125:1294 — 1295 Jeffreys, A.J. , V. Wilson and S. L. 1985. Thein. Hypervariable “minisatellite” regions in human DNA. Nature .314:67 — 73 Moritz,C. , Dowling, T. E.and Brown, W. M. 1987. Evolution of animal mitochondrial DNA: Relevance for population biology and systematics. Annu. Rev. Ecol . Syst .18:269 — 292 Morin,P.A., Moore, J.J. and Woodruff, D. S. et al. 1994. 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Fingerprinting genomes using PCR with arbitrary primers. Nucleic. Acids. Res. 18:7213 — 7218 Williams J.G.K. , Kubelik A. R. , Livak J. , Rafalski A. , Tingey S. V.1990.DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers. Nucleic Acid Research .18:6531 — 6535 Wilson, A.C. ,R.L.Cann,S.M. Carr, et al. 1985. Mitochondrial DNA and two perspectives on evolutionary genetics. Biol . J . Lin- nean Soc .26:375 — 400 Zhang, Y. P. ,Ryder,O. A.1994. Noninvasive giant panda paternity exclusion. Zoo Biol .14:569 - 573 MEASUREMENT METHODS FOR GENETIC DIVERSITY OF ANIMALS Su Bing , Zhang Yaping (Kunming Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences,Kunming 650223) In this paper, we introduced the methods commonly used in analyses of genetic diversity of animals , including protein electrophoresis, DNA RFLP,DNA sequencing , randomly amplified poly- morphic DNA, multi-site DNA finger-printing and microsatellite DNA. Additionally , evaluations of all the methods were given on their characteristics, applicability and limits. Key words: Animal genetic diversity,Detection methods, Protein, DNA > GB 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 分 子 生物 学 技术 在 遗传 多 样 性 研究 中 的 应 用 Tx hee (华东 师范 大 学 河口 海岸 国家 重点 实验 室 , 上 海 200062) 摘要 本文 分 析 、 讨论 了 分 子 生物 学 技术 ,特别 是 电泳 分 析 技 术 、 限 制 片 断 长 度 多 态 性 (RFLP) 技术 、 聚 合 酶 链 式 反应 (PCR 技术 、 随 机 扩 增 多 态 DNA (RAPD)) 技术 和 DNA 序列 分 析 技 术 在 染色 体 多 样 性 有 蛋 自 质 多 样 性 和 DNA 多 样 性 三 个 遗传 多 样 性 的 主要 研究 领域 中 的 应 用 进展 和 展望 。 关键 词 mtDNA RFLP 技术 PCR 技术 RAPD 技术 DNA 序 列 分 析 MESH 生物 多 样 性 是 衡量 可 再 生 资源 的 一 个 重要 量度 。 它 可 简单 表述 为 "生物 之 间 的 多 样 化 和 变异 性 及 物种 生境 的 生态 复杂 性 ”。 它 把 生态 系统 、 物 种 或 基因 的 数量 和 频 度 这 两 方面 包含 在 一 个 组 合 之 内 (McNeely,1992 ;Kresovich 等 ,1992)。 对 生物 多 样 性 进行 广泛 而 深刻 的 研究 是 生物 多 样 性 保护 的 重要 基础 。 生物 多 样 性 的 概念 不 仅 包 括 种 的 数目 ,更 注重 种 与 种 之 间 的 差异 程度 。 遗 传 多 样 性 正 是 着 力 于 从 分 子 水 平 研究 种 与 种 之 间 的 差异 程度 (Williams 等 ,1991)。 它 是 指 生物 个 体 基 因 内 的 遗传 信息 总 和 ,反映 了 种 内 同一 种 群 内 及 不 同 种 群 间 的 遗传 变异 ,是 物种 以 上 水 平生 物 多 样 性 的 重要 来 源 。 所 有 的 遗传 变异 都 发 生 在 分 子 水 平 ,所 以 ,分 子 生 物 学 技术 的 发 展 为 遗传 多 样 性 研究 提供 了 大 量 的 新 工具 。 本 文 将 从 染色 体 多 样 性 、 蛋 白质 多 样 性 和 DNA 多 样 性 三 个 方面 来 探讨 分 子 生物 学 技术 在 遗传 多 样 性 研究 中 的 应 用 。 1 染色 体 多 样 性 研究 染色 体 多 样 性 的 实验 很 早 就 见于 对 果 晶 (Droszpjpizila sp.) , 飘 虫 (Gayrzzoxzia sp.) 研究 的 报道 ,尤其 是 前 者 的 倒 位 多 态 现象 〈 葛 颂 等 ,1994; 胡 志 昌 等 ,1994)。 对 染色 体 多 样 性 的 研 究 集 中 于 对 有 丝 分 裂 中 期 其 形态 和 着 丝 点 位 置 的 观察 。 只 要 有 动物 机 体 的 实验 材料 (血液 、 a KAS) ,再 利用 各 种 方法 (Q 带 法 、C 带 法 \G 带 法 、R 带 法 等 ) 就 能 根据 染色 体 上 的 条 纹 形 态 的 不 同 , 以 相当 正确 地 判别 每 一 条 染色 体 。 这 个 方法 已 用 于 大 部 分 家 畜 的 种 间 亲 缘 关 系 的 研究 (如 牛 、 羊 \ 猪 、 马 \ 鸡 和 雁 科 ) ( Ferguson-Smith,1995) 。 染 色 体 变异 的 各 种 方式 在 研究 中 受到 了 重视 ,因为 倒 位 ,重组 等 都 会 导致 基因 型 的 改变 〈Schimenti,1995)。Aswatha- narayana 等 (1994) 发 现 , 由 于 罗 伯 和 逊 易 位 与 臂 间 倒 位 ,使 得 印度 蝗虫 的 种 内 多 样 性 十 分 丰富 。 Salvado 等 (1994) 通过 对 蚊子 染色 体 的 研究 ,发 现 转 座 因 子 对 昆虫 种 群 的 差异 性 和 生物 多 样 性 有 重要 作用 。 转 座 因子 可 通过 单纯 的 DNA 复制 机 制 表现 出 来 ,对 于 出 现 频繁 的 还 可 通过 RNA 转录 表现 出 来 。 许 多 转 座 因子 都 有 编码 潜力 ,能 进入 染色 体 。 但 是 ,选择 压力 和 进化 已 经 确定 了 原 有 染色 体 与 这 些 DNA 序列 的 关系 。 转 座 因子 只 能 偶尔 由 于 遗传 或 染色 体 突 变 等 原因 得 以 表达 。 当 它们 一 旦 被 表达 ,就 会 得 到 复制 ,编码 ,种 内 交配 也 有 助 于 这 种 因子 的 扩散 。 如 在 一 种 蚊子 (Juan retropsons ) 的 染色 体 中 ,由 于 转 座 因 子 被 复制 而 形成 一 个 独特 的 种 群 , 而 何 文 珊 等 :分子 生物 学 技术 在 遗传 多 样 性 研究 中 的 应 用 me ae 目 这 个 种 群 已 扩散 到 了 全 世界 。 在 另 一 种 蚊子 (Culez piziexs ) 中 ,这 种 事件 导致 了 该 种 对 杀 虫 剂 的 抵抗 力 。 由 于 转 座 因 子 可 以 影响 该 虫 体 的 生物 性 ,所 以 , 它 也 可 用 于 研究 和 控制 害虫 的 遗传 多 样 性 的 发 展 。 利 用 以 上 手段 也 可 迅速 观察 到 生物 在 受 污染 〈 核 污染 和 化 学 污染 ) 环境 中 所 发 生 的 染色 体 异 常 现象 。 性 染色 体 也 被 用 于 动物 的 染色 体 多 样 性 研究 。Y 染色 体 遵 循 了 父系 遗传 方式 ,可 用 于 调 查 物 种 的 父系 起 源 ,如 对 普通 黄牛 和 瘤 牛 的 立 染色 体 着 丝 点 的 研究 〈( 兰 宏 等 ,1993 ) 。 随 着 细胞 学 技术 的 发 展 , 对 染色 体 的 研究 更 加 深入 了 。 每 一 条 染色 体 都 是 一 个 庞大 的 DNA 分 子 ,如 哺乳 动物 的 染色 单 体 是 由 三 十 亿 个 DNA 碱 基 对 组 成 《Schimenti,1995)。 利 用 杂交 位 点 荧光 法 (FISH 法 ) 可 决定 一 个 基因 在 染色 体 上 的 位 置 。 这 是 一 个 很 灵敏 的 方式 。 它 可 以 使 小 至 1 个 碱 基 ,大 至 整 条 染色 体 都 被 染色 ,以 利于 检测 种 间 杂 交 的 染色 体 和 染色 体重 排 现 象 (Weier 等 ,1995; Ferguson-Smith,1995) 。 这 个 技术 的 关键 是 探 针 的 置 备 和 实验 周期 的 选择 。 探 针 通 常 是 染色 体 特 异 的 DNA 探 针 。 在 实验 周期 选择 方面 ,一 般 多 选择 细胞 分 裂 中 期 ,也 有 选择 细胞 分 裂 间 期 (Eastmond 等 ,1995)。Wagner (1995) 通过 FISH 法 ,利用 (GGAT) 4 探 针 对 3 FH Di ies 8 AP AYE Ce RE ci BE AS) aE AT SAR A A OR DB, 3 也 是 跟踪 鸟 类 飞行 线路 和 确定 地 区 内 鸟 类 多 样 性 的 一 个 方法 。 另 外 ,脉冲 场 凝 胶 电 泳 法 (PFGE 法 ) 也 是 用 于 检测 染色 体 DNA 的 极 灵 敏 的 方式 ,可 确定 一 个 限制 位 点 上 的 多 态 性 ,可 直接 同时 检 出 DNA 和 染色 体 的 异常 (Smith 等 ,1994 ; Steinkamp-Zucht 等 ,1995) 。 2 蛋白质 多 样 性 蛋 自 质 多 样 性 的 研究 中 常见 的 方式 是 酶 /蛋白 质 电 泳 分 析 。 这 项 技术 的 精度 随 着 电泳 胶 的 不 断 创 新 及 双向 电泳 的 出 现 而 增高 。 目 前 多 采用 聚 丙烯 酰胺 凝 胶 电 泳 (PAGE) 或 双向 电 泳 。 动 物 的 血清 和 肌肉 等 都 可 用 于 分 析 酶 /蛋白 质 ( 胡 志 昂 等 ,1994) 。 Burnett (1994) 通过 异型 酶 电泳 分 析 方 法 得 到 了 7 个 多 态 的 酶 座位 ,发 现在 长 达 1765 km 的 大 堡礁 中 采集 的 珊瑚 虫 (Paalyihoa caesia ) 虽 属 已 被 描述 过 的 几 个 种 ,但 遗传 差异 性 极 小 ,标准 遗传 方差 Fst=0.010 ,地理 隔 离 未 产生 特别 的 遗传 差异 。 所 以 ,Burnett 等 认为 变异 是 幼虫 阶段 随机 选择 的 作用 ,不 是 长 期 以 来 种 间 生 殖 隔离 的 结果 。Yu (1995) 用 了 异型 酶 电泳 数据 分 析 方 式 探 讨 了 地 理 隔 离 对 台湾 的 三 种 小 型 路 齿 动 物 Apodemus semotus , Niviventer culturantus 和 Microtus Kikuchii 的 影响 ,认为 种 群 的 地 区 性 分 布 与 创立 者 事件 有 关 。 Blanquer 等 (1992) 也 用 此 法 对 广 布 于 欧洲 的 两 种 比目鱼 进行 了 调查 。 除了 异型 酶 之 外 , 同 工 酶 和 等 位 酶 也 是 常 被 用 作 分 析 的 。 聂 龙 等 (1995) 对 30 头 独 龙 牛 41 种 蛋白 质 共计 44 个 遗传 座位 的 等 位 酶 进行 了 分 析 , 认 为 贡 山 县 和 福 贡 县 的 独 龙 牛 群体 的 遗传 多 样 性 很 低 ,推断 可 能 是 分 别 由 小 种 群 引 种 而 来 ,受到 瓶颈 效应 的 作用 ,并 伴随 了 创立 者 事件 的 发 生 。Lavery # (1995) A FAR Xt Birgus latro 的 10 个 种 7 个 多 态 的 等 位 酶 座位 进 行 了 调查 ,发 现 印度 圣诞 岛 的 种 与 所 有 的 太平 洋 的 种 不 同 , 认 为 这 是 由 于 地 理 隔 离 所 造成 的 。 而 太平 洋 地 区 的 群体 是 一 个 随机 交配 的 群体 。 同 样 , 顾 少 华 等 (1992) 以 此 发 现 了 地 理 隔 离 MT RRA CD. pvirilis) 的 几 个 群体 间 基 因 频 率 的 分 布 和 遗传 距离 方面 有 显著 差异 。 对 同 工 酶 的 研究 也 很 多 。 如 Huang Shong 等 (1993) 利用 淀粉 凝 胶 分 离 了 淡水 红 树 林 中 招 潮 起 的 同 工 酶 ,发现 Fst=0.085, 基 因 漂 变 很 高 ,种 群 的 遗传 结构 受 了 穴居 地 点 的 影响 。 3 DNA 多 样 性 由 于 DNA 重组 技术 的 进步 ,对 DNA 的 研究 更 多 地 应 用 于 对 遗传 多 样 性 的 估计 和 评价 。 : a 3 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 近年 来 出 现 的 新 方法 有 线粒体 DNA 限制 片断 长 度 多 态 性 技术 (mtDNA RELP). RA MBH 反应 技术 (PCR )、 随 机 扩 增 多 态 DNA 技术 (RAPD) 和 DNA 序列 测定 技术 等 《Vassart， 1995)。 这 里 将 讨论 研究 中 常见 的 一 些 方法 。 3.1 mtDNA RFLP 技术 RFLP 技术 是 80 年 代 兴 起 的 一 种 DNA 分 析 技 术 。 它 的 原理 是 :物种 的 基因 DNA 在 限制 性 内 切 酶 的 作用 下 产生 大 量 大 小 不 等 的 DNA 片断 ,再 用 放射 性 同位 素 标 记 的 DNA 作 探 针 ， 把 与 被 标记 的 DNA 相关 的 片断 检测 出 来 ,从 而 获得 多 态 性 图 谱 。 由 于 长 期 进化 的 结果 ,使 不 同 种 或 同一 种 的 不 同 亚 种 间 在 同 缘 染 色 体 的 DNA 序列 上 产生 很 大 差异 。 这 个 差异 要 大 于 由 数量 性 状 决定 的 差异 〈( 杨 售 等 ,1996) 。 mtDNA 为 环 状 闭合 的 超 螺旋 结构 ,分子 大 小 在 16.5 kb 左右 , 较 易 分 离 ` 纯 化 ,mtDNA 呈 母系 遗传 \ 不 发 生 不 等 交换 、 重 组 、 倒 位 、 易 位 等 现象 ,其 基因 组 织 结 构 简 单 ,稳定 ,一 级 结构 的 碱 基 突 变 率 却 很 高 ,进化 速率 约 为 单 拷贝 核 DNA 的 5 一 10 倍 。 各 个 物种 的 mtDNA 大 小 不 一 。 动 物 中 mtDNA 环 都 是 一 样 的 。 所 以 ,mtDNA 研究 已 被 较 多 地 用 于 动物 种 群 遗 传 结构 和 遗传 多 样 性 研究 〈 兰 宏 等 ,1995) 。 对 mtDNA 研究 较 多 采用 RFLP 技术 , 即 提取 ,纯化 mtDNA, 酶 切 及 电泳 ,获得 酶 切 图 谱 。 王 文 等 (1994) 与 陈 伟 京 等 (1994) EIS TS FR RAR (Drosophila albomicans) 的 遗传 分 化 和 群体 迁移 现象 。 前 者 从 RFLP 结果 中 检 出 了 34 种 限制 性 类 型 ,再 用 位 点 法 求 出 了 各 对 限制 性 类 型 间 的 遗传 距离 值 ,根据 所 得 的 遗传 距离 值 进 行 了 聚 类 分 析 ,将 银 额 果 蝇 分 为 了 东 部 、 中 部 和 西部 三 个 较为 独立 的 群体 。 后 者 基本 方式 相同 ,但 着 重 分析 了 1991 年 迁 入 上 海 的 果 蝇 群体 的 种 内 多 态 性 ,以 此 推断 该 群体 来 自 中 国 大 陆 南 部 的 多 个 群体 ,而 不 是 某 一 个 群体 。 牛 的 mtDNA RFLP 也 得 到 了 较 多 的 研究 。 兰 宏 等 (1993) 发 现 昆 明 黑 白花 奶牛 的 mtD- NA 与 云南 黄牛 的 相似 ,而 云南 黄牛 则 出 现 了 两 种 mtDNA 分 子 ,一 种 是 普通 黄牛 的 类 型 ,一 种 是 瘤 牛 的 类 型 。 重 要 的 是 ,这 一 发 现 说 明了 习惯 上 以 外 观 ( 牛 的 肩 峰 ) 作为 牛 生态 种 鉴定 的 指标 是 不 合适 的 ,此 外 , 兰 宏 等 也 发 现 大 额 牛 (Bos frontalis ) 的 起 源 与 瘤 牛 有 关 。 这 些 都 是 遗 传 多 样 性 研究 对 物种 以 上 各 水 平 多 样 性 研究 的 一 个 重要 补充 。 此 外 , 赵 玮 等 (1994) 利用 mtDNA 的 RFLP 研究 了 中 国 铬 (Nyeterextes procyonides ) 的 遗 传 分 化 情况 。 兰 宏 等 (1995) 采用 mtDNA RELP 技术 ,从 分 子 水 平 上 对 我 国 西南 地 区 家 猪 的 遗传 多 样 性 进行 了 评估 , 检 出 有 6 种 不 同 的 限制 性 类 型 。 并 且 , 从 mtDNA 的 低 变 异 度 看 到 了 遗传 多 样 性 的 贫乏 ,提示 西南 地 区 的 猪 起 源 于 一 个 共同 的 祖先 。Elisworth (1994) 采用 mtDNA RFLP 在 北美 草原 松 鸡 ( Genus tympenuchus ) 中 发 现 了 一 个 独特 的 mtDNA 限制 性 片 断 , 又 发 现 了 一 些 异 型 酶 与 限制 性 位 点 在 基因 漂 变 中 已 丧失 。 他 们 的 实验 预示 了 遗传 变异 与 种 的 命名 之 间 缺 乏 一 致 性 ,并 且 认为 雄性 成 体 的 全 身 羽 毛 ,嗓音 和 求偶 行为 会 随 着 mtDNA 或 异型 酶 的 变异 而 演变 。 诸 如 此 类 的 实验 在 近年 来 已 有 不 少 报道 。 如 果 在 同 种 不 同 亚 种 的 动物 之 间 进 行 mtDNA RFLP 实验 ,采用 相同 的 限制 性 内 切 酶 , 则 各 实验 的 结果 就 有 很 好 的 可 比 性 。 陈 伟 京 等 (1994) 在 4 个 果 蝇 群体 的 实验 中 ,采用 了 与 何 萌 珍 和 青 冢 正 志 博士 研究 吉隆 坡 等 地 的 $ 个 果 蝇 群体 所 用 的 相同 的 7 种 酶 ,从 而 可 以 比较 所 有 群体 的 系统 树 。 此 外 ,限制 性 内 切 酶 的 选用 也 直接 影响 了 实验 结果 的 好 坏 。 利用 RELP 技术 可 检测 到 丰富 的 多 态 性 , 且 不 受 生 物 发 育 阶段 和 其 生活 环境 的 影响 ,但 mtDNA RFLP 技术 也 有 其 不 足 之 处 。 实 验 中 克隆 可 表现 基因 组 DNA 多 态 性 的 探 针 较为 困难 何 文 珊 等 :分 子 生物 学 技术 在 遗传 多 样 性 研究 中 的 应 用 + PINs ( 杨 售 等 ,1996) ,工作 量 大 (需要 酶 切 ,标记 ,分 子 杂 交 ) ,成 本 高 ,由 放射 性 标记 带 来 了 一 定 的 安全 性 问题 ,而 且 实 验 需 要 动物 内 脏 组 织 ,这 就 需要 捕获 和 杀 死 动物 。 这 对 于 保护 物种 是 不 合 适 的 ,对 一 些 数量 上 已 处 于 “瓶颈 状态 "的 稀有 种 更 是 不 可 取 的 方法 。 3.2 PCR 技术 PCR 技术 可 以 弥补 RFLP 技术 的 不 足 。PCR 技术 即 通 过 DNA 聚合 酶 酶 促 反应 ,快速 体 外 扩 增 特异 DNA 序列 。PCR 技术 经 过 变性 ` 退 火 和 延伸 约 30 个 循环 就 可 在 2 DNA DNA 扩 增 数 百 万 倍 。 操 作 简 单 ,快捷 ,特异 性 好 ,灵敏 度 好 。PCR 技术 无 需 分 子 杂 交 ,电泳 ,分 析 限 制 性 染色 体 图 谱 或 克隆 , 即 可 进行 遗传 聚 类 分 析 。Fennton (1995) 通过 核糖 体 DNA 的 PCR 分 析 ,对 来 自 不同 地 区 (波兰 、 芬兰、 美国 ) 的 螨 (Cecidopjhyozpsi ) 进行 了 分 类 。PCR 技术 可 以 从 动物 的 痕迹 遗留 物 中 获得 遗传 信息 ,如 毛发 、 皮 肤 、 类、 尿 等 。 通 过 检测 这 些 残留 物 中 的 高 度 变异 序列 ,可 鉴定 特异 个 体 。 即 使 是 对 于 腐败 组 织 的 DNA, 仍 可 利用 PCR 技术 检测 到 目的 DNA。PCR 的 这 一 特性 可 用 于 估计 稀有 动物 的 局 部 群体 大 小 或 个 体 的 地 理 范 围 ,也 可 估计 一 地 区 的 遗传 多 样 性 (如 利用 某 地 区 内 的 鸟 凌 测 定 该 地 区 的 鸟 类 的 遗传 多 样 性 ) 。 这 种 非 创 伤 性 采样 法 不 会 干扰 研究 对 象 的 正常 行为 , 深 受 生物 保护 学 家 的 欢迎 。 PCR 技术 对 于 测定 历史 上 的 遗传 多 样 性 是 十 分 有 用 的 。 对 于 一 些 已 绝种 、 又 被 以 标本 形 式 保存 在 博物 馆 中 的 单位 ,可 通过 PCR 技术 获得 其 DNA 序列 资料 ,典型 的 例子 如 袋 狼 和 斑 驴 。 对 于 在 冰川 、 琥 珀 中 遗留 下 来 的 几 万 年 乃至 几 十 万 年 前 的 生物 ,通过 PCR 技术 可 再 建 其 基因 库 。 古 DNA 的 研究 有 利于 探讨 现 有 生物 的 起 源 及 生物 间 的 亲缘 关系 。 小 卫星 DNA 即 简单 顺序 DNA, 如 (AT) n/(TA)n, (ATT) n/(TAA)n 等 ,它们 是 二 至 五 个 碱 基 对 重复 排列 形成 的 DNA 核心 片断 。 在 氯 化 饮 梯度 离心 时 与 主要 的 DNA 相 区 分 。 每 种 动物 或 植物 都 含有 由 不 同 重 复 寡 核 苷 酸 构成 的 小 卫星 DNA。 如 果 几 种 生物 的 卫星 DNA 中 的 赛 核 苷 酸 成 分 非常 相似 , 那 就 提示 它们 可 能 有 亲缘 关系 。 如 果 DNA 侧 链 上 接 有 小 卫星 DNA, 那 么 加 入 PCR 引物 后 ,小 卫星 DNA 就 会 得 到 扩 增 。n 值 的 不 同 表 示 了 PCR 产物 长 短 的 不 同 。 可 见 ,小 卫星 及 微 卫 星 DNA 可 提高 DNA 分 析 灵 敏 度 ,增加 检测 降解 DNA 的 能 力 。 此 外 ,小 卫星 DNA 散布 在 基因 组 中 ,使 许多 位 点 呈 杂 合 状 态 ,它们 在 遗传 中 的 高 度 变异 使 它 们 可 用 于 检测 个 体 间 的 差异 ,这 项 技术 被 称 为 DNA 指纹 技术 (BAS 1994), 3.3 RAPD 技术 RAPD 是 1990 年 起 逐渐 兴起 的 一 种 技术 。 它 建立 在 PCR 技术 的 基础 上 。 它 利用 随机 的 脱氧 核 苷 酸 序列 作为 引物 (9 一 10 bp) ,对 目的 基因 组 DNA 作 PCR 扩 增 ,产物 经 琼脂 糖 凝 胶 或 聚 丙烯 酰胺 电泳 分 离 ,经 染色 或 放射 自 显影 来 检测 扩 增 产物 DNA 片断 多 态 性 。 该 技术 只 需 加 和 人 一 个 引物 ,退火 温度 低 (36 C) ,保证 了 短 核 苷 酸 引 物 与 模板 结合 的 稳固 性 ,也 允许 引物 与 模板 的 适当 误 配 , 增 大 了 引物 在 基因 组 DNA 中 配对 的 随机 性 :提高 了 对 基因 组 DNA 的 分 析 效 率 。 如 果 采 用 特定 引物 的 话 ,就 可 识别 特定 的 结合 位 点 ,检测 出 特定 DNA 片断 是 否 有 插 人 、 缺 失 或 碱 基 突变 的 现象 ( 杨 售 等 ,1996)。RAPD 法 是 很 灵敏 的 方式 ,即使 每 一 种 只 有 一 个 基因 型 , 且 样 本 数 少 ,用 RAPD 法 仍 可 加 以 区 分 。Nusser 等 (1996) 用 该 法 评价 了 一 种 濒危 的 秧 鸡 〈Rallus longirostris levipes) 种 群 内 的 多 样 性 ,得 到 1338 个 扩 增 位 点 中 ,只 有 1% BEA 的 ,认为 受 检 种 群 已 处 于 瓶颈 状态 。 3.4 DNA 序列 分 析 DNA 序 列 分 析 是 最 为 彻底 的 方法 。 目 前 已 实现 了 DNA 的 自动 测序 ( 胡 志 晶 等 ,1994)。 ae Ae 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 但 DNA 全 序列 分 析 仍 有 很 大 的 困难 。 哺 乳 动物 的 基因 组 有 30 亿 个 碱 基 对 ,而 在 实际 中 ,一 块 聚 丙 烯 酰胺 凝 胶 板 (PAG 板 ) 上 最 多 只 能 测 出 400 一 500 个 碱 基 对 , 置 备 PAG 又 是 十 分 麻 RH ,需要 适合 不 同 分 子 量 范围 大 分 子 而 置 备 不 同 孔径 的 胶 。 而 且 , 受 检 DNA 序列 只 是 全 序列 中 的 极 小 一 部 分 ,无 论 采 用 何 种 克隆 方式 所 得 的 DNA 序列 都 具有 很 大 的 随机 性 。DNA 测序 须 与 软件 相 结合 ,将 所 测序 列 重 排 ,使 之 成 为 它们 在 染色 体 中 的 原始 序列 ,因为 测序 并 不 是 从 染色 体 的 一 端 至 另 一 端 ,而 是 从 其 中 任 一 部 位 都 可 开始 (Schimenti,1995 ) 。 Randi 等 (1994) 对 西欧 棕 驴 种群 进行 了 PCR 和 DNA 序列 分 析 ,发 现 种 内 多 态 性 极 低 ， 且 个 体 数 目 少 ,不断 的 近 交 将 导致 遗传 多 样 性 的 降低 。 以 上 所 述 的 分 子 生 物 学 技术 在 遗传 多 样 性 研究 中 的 应 用 是 灵活 的 ,应 视 研 究 目的 而 定 。 对 于 一 些 较为 复杂 的 课题 ,可 采用 多 种 手段 结合 的 方式 。van Oppen 等 (1996) HAST RB 电泳 分 析 DNA 测序 和 RAPD 法 比较 了 在 种 水 平 以 下 的 几 种 海 车 的 遗传 差异 ,确认 了 几 种 极 难 分 辨 的 海藻 ,并 积累 了 大 量 与 多 样 性 有 关 的 复杂 遗传 资料 。 除 此 之 外 ,分子 技术 的 选用 与 研 究 条 件 的 具体 情况 也 是 有 关 的 。 分 子 生 物 学 技术 相对 其 它 研究 手段 而 言 ,虽然 实验 代价 较 高 ， 目前 在 发 展 中 国家 推广 有 一 定 的 难度 ,但 由 于 发 展 中 国家 生物 多 样 性 极其 丰富 。 发 展 和 进行 生物 多 样 性 研究 势 在 必 行 。 所 以 ,发展 中 国家 一 方面 要 大 力争 取 国 际 间 的 项 目 合作 , 另 一 方面 要 尽 可 能 地 利用 现 有 设备 ,对 实验 技术 进行 更 新 和 改良 。 而 且 分 子 生 物 学 技术 的 发 展 使 得 分 析 精 度 越 来 越 高 ,有 的 甚至 可 以 确认 个 体 间 的 差异 。 大 量 的 谱 带 反而 不 易 分 析 其 遗传 学 背景 ， 不 利于 群体 遗传 结构 研究 。 但 对 于 基因 库 的 建立 ,基因 病 的 检测 等 , 则 需要 高 灵敏 度 的 分 析 方 式 。 所 以 ,具体 采用 什么 方式 进行 遗传 多 样 性 的 研究 需要 视 实验 要 求 而 定 ,而 不 是 越 灵 敏 越 好 值得 注意 的 是 遗传 多 样 性 的 丧失 往往 并 不 是 绝对 丧失 。 由 于 栖息 地 和 生存 资源 对 物种 造 成 的 选择 压力 ,遗传 多 样 性 有 时 也 会 得 到 增加 (Eid-Dib 等 ,1991) ,而 其 它 技术 (如 核 技术 ) 的 RE ,使 人 类 的 一 次 失误 (如 核 泄 漏 ) 就 能 造成 突变 种 的 产生 。 这 些 偶然 事件 的 发 生 及 其 对 生物 多 样 性 的 影响 对 人 们 来 讲 大 多 数 是 未 知 的 ,它们 对 人 类 的 影响 也 无 法 马上 得 到 评价 。 但 是 ,多 样 性 的 增加 归根 结 底 是 在 分 子 水 平 上 发 生 了 变化 。 分 子 生 物 学 技术 可 用 来 对 此 进行 判 定 和 评价 。 我 国 是 个 生物 资源 极为 丰富 的 国家 ,但 遗传 多 样 性 的 研究 尚 不 深入 ( 施 立 明 ,1990)。 近 年 来 ,沿海 地 区 的 经 济 有 了 很 大 的 发 展 , 同 时 也 带 来 了 一 些 环境 问 题 。 沿 海滩 涂 上 分 布 着 大 量 的 无 脊 椎 动物 (如 虾 . 蟹 、 蛤 等 )。 这 些 动物 遗传 多 样 性 的 变动 一 方面 可 以 作为 该 地 区 污染 状 况 的 指标 。 另 一 方面 ,有 的 种 类 能 够 适应 严重 污染 的 环境 ,这 些 耐 受 性 个 体 将 对 后 代 产 生 很 大 的 影响 ,如果 耐 受 性 是 可 遗传 的 ,这 将 导致 后 代 基因 组 成 的 变异 。 昆 贝 和 螨 ( 即 世 代 间 隔 短 、 繁殖 量 大 的 生物 体 ) 是 适应 毒物 (如 农药 ) 的 明显 例子 ,已 有 的 实验 也 表明 了 水 生生 物 、 飞 蝇 、 蜗牛 和 跳 虫 等 对 重金 属 的 适应 (Sommer,1996) ,有 的 不 仅 如 此 ,还 能 通过 其 独特 的 生理 机 制 减轻 或 净化 污染 的 环境 ,这 些 物种 所 表现 的 遗传 多 样 性 是 十 分 宝贵 的 ,有 待 于 生态 学 工作 者 深 人 研究 和 合理 利用 。 参考 文 献 陈 伟 京 , 张 建 之 , 庚 镇 城 , 朱 定 良 .1994. 上 海 及 邻近 地 区 果 蝇 (Drosophila albomicans) 的 迁 和 及 其 线粒体 DNA 多 态 性 研究 . 遗传 学 报 .21(3) : 179 - 187 1) CAS :分子 生物 学 技术 在 遗传 多 样 性 研究 中 的 应 用 ae he BR , 洪 德 元 .1994 .遗传 多 样 性 及 其 检测 方法 .生物 多 样 性 研究 的 原理 与 方法 .北京 :中国 科学 技术 出 版 社 ,123 - 140 顾 少 华 , 孔 原 , 朱 定 良 , 庚 镇 城 , 谈 家 桢 .1992. 华 东区 黑 果 蝇 自 然 群体 同 工 酶 遗传 多 态 的 研究 .遗传 学 报 .19(3) : 228 - 235 胡 志 兄 , 王 洪 新 .1994. 研 究 遗 传 多 样 性 的 基本 原理 和 方法 .生物 多 样 性 研究 的 原理 与 方法 .北京 :中 国 科 学 技术 出 版 社 ,117 2 聂 龙 , 施 立 明 , 和 向 东 , 赵 玉龙 , 木 文 刚 , 张 建 良 .1995. 独 龙 牛 遗传 多 样 性 及 其 种 群 遗 传 结构 的 等 位 酶 分 析 . 遗 传 学 报 .22(3) : 185-191 兰 宏 , 王 文 ,施文 明 .1995 .西南 地 区 家 猪 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Soc. 55 (1): 69-89 MOLECULAR BIOTECHNIQUES USED IN THE RESEARCHES OF GENETIC DIVERSITY He Wenshan , Lu Jianjian (State Key Laboratory of Estaurine and Coastal Research, East China Normal University,Shanghai 200062) Usage of molecular biotechniques, such as electrophoresis, RFLP,PCR,RAPD and DNA se- quencing ,in the researches of genetic diversity, especially in the researches of chromosome diversi- ty, protein diversity, DNA diversity is discussed. Key words: MtDNA, RFLP,PCR,RAPD,DNA sequencing, Genetic diversity mM tH & te tt = | 7, Oe A “a o% = 全 » 各 - -二 ' lal v ve es 3 ie 会 ” - . = ; = "ay > 4 = : — °~ ai of 黄 培 佑 等 : — A Te BRA Yo BH I DE 9 BT SL PR A I » OF — He ire He 4B WD a fo ALA A OT AA RP MT RR Ree ERM Zar (新 验 大 学 干旱 生态 研究 所 ,乌鲁木齐 ”830046) 摘要 “本文 就 荡 汉 区 一 些 植 物 急剧 衰退 的 原因 进行 了 剖析 ,发 现 除开 怪 过 程 直 接 导 致 一 些 物 种 消失 外 ,多 因 资 源 被 掠夺 利用 、 生 境 被 破坏 或 由 于 水 资源 的 量 和 时 空 分 布 的 改变 所 导致 。 注 意 到 一 些 物 种 常 因 其 生活 周期 的 某 一 环节 人 受 胁迫 而 致 危 , 故 对 具体 物种 生活 周期 的 某 一 阶段 或 受 作 用 的 关键 部 位 ,采取 适当 的 保护 或 替代 措施 ,将 能 使 其 摆脱 厄运 。 关键 词 荒漠 植物 濒危 原因 生物 多 样 性 保护 1 导言 目前 物种 的 大 量 丧 失 已 对 生物 圈 造 成 一 定 影 响 。1992 年 里 约 热 内 卢 会 议 , 与 会 国 就 生物 多 样 性 公约 达成 协议 ,其 根本 目的 是 增强 对 生物 多 样 性 的 关注 ,及 时 采取 必要 措施 以 有 效 保护 生物 多 样 性 、 保 障 生 物 圈 的 繁荣 。 保 护 生 物 多 样 性 首先 要 对 具体 物种 濒危 的 原因 有 确切 的 了 解 ,而 通过 生活 史 与 其 生存 环境 的 动态 相关 研究 ,将 有 助 于 认识 其 关键 环节 。 每 一 物种 濒危 消 失 的 原因 不 可 能 雷同 ,只 有 深入 了 解 的 前 提 下 ,及 时 采取 有 针对 性 的 具体 措施 才能 事半功倍 ， 有 效 实施 保 护 。 本 文 拟 就 荒漠 区 一 些 植物 濒危 现象 进行 分 析 , 剖 释 其 致 危 原 因 ,提出 相应 的 保 护 对 策 。 2 人 类 干扰 与 物种 濒危 物种 的 急速 绝 灭 与 当前 人 类 干扰 的 强化 明显 相关 ,但 人 类 活动 造成 的 影响 却 是 多 方面 的 ， 除 近 代 工 业 的 迅猛 发 展 引 起 的 CO, 上 升 ,全 球 变 暧 ,臭氧 层 减少 ,从 而 导致 全 球 性 的 影响 外 ， 垦 耕 过 程 破 坏 了 一 些 物 种 赖 以 生 繁 的 栖息 地 ,过度 放牧 致使 适口 性 强 的 牧草 渐次 消失 , 某 些 资 源 植物 因 被 过 度 利 用 致 资源 衰竭 , 致 其 处 于 危机 ,农业 活动 引起 流域 内 水 的 空间 分 布 调整 ,使 区 域内 生物 借以 生存 的 生境 发 生变 化 ,或 在 其 生命 活动 的 全 程 中 某 一 环节 受 干 扰 或 失落 而 导 致 严重 后 果 。 从 干旱 区 目前 的 实际 情况 前 释 ,以 栖息 地 的 破坏 .过 度 放 牧 、 检 伐 与 采 药 等 原因 居多 ,水 的 时 空 分 布 格局 被 破坏 ,由 此 而 导致 的 后 果 亦 极为 严重 。 下 面试 就 几 个 实例 进行 剖 析 。 3 新 疆 巷 漠 一 些 物 种 濒危 原因 剖析 3.1 EAR 5] te oy AER A St BE Fe TS SX UY RE ( Haloxylon ammodendron ) 荒漠 的 一 部 分 (HES, 1963), 1958 4F 2 FF os AK ALAR BR EAR IN ,形成 8 万 多 公顷 的 新 绿洲 空间 。 建 立 绿洲 的 过 程 ,导致 绿洲 的 外 侧 ,原生 的 荒漠 植物 亦 因 开发 活动 的 波及 而 引起 巨大 改组 。 近 期 考察 表明 ,当地 未 受 BES AY FASE Hh AB ETE BY 105 种 野生 高 等 植物 ,而 绿洲 及 其 紧邻 的 外 围 仅 残存 65 种 。 此 区 除 植物 种 的 数量 锐 减 外 ,残留 下 来 的 植物 群 亦 与 原生 状态 发 生 明 显 区 别 。 一 些 种 类 个 体 类 量 却 空前 增加 , 猪 毛 菜 属 的 一 些 种 类 即 属 明显 的 例证 〈 黄 培 佑 ,1993) 但 绝 大 部 分 种 类 的 个 体 数量 却 极度 减少 , 尤 以 植株 高 大 的 灌木 更 甚 。 灌 木 除 密度 显著 降低 外 , 株 形 亦 发 生 改 变 , 斤 化 和 分 * ee 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 枝 数量 剧 增 ,是 紧 贴 绿洲 的 极 普 遍 现象 ,这 是 由 于 幼 嫩 顶 芽 被 牲畜 反复 哨 食 , 促 使 侧枝 异常 增 生 所 造成 〈 黄 培 佑 ,1993)。 草本 植物 发 生 强 烈 改 组 ,适口 性 良好 的 种 类 ,如 东方 旱 麦 草 (Eremzobpyrzx7z orieztalis ) 等 ， 因 受 反复 采 食 ,从 而 导致 紧邻 绿洲 边缘 10 km 的 范围 内 ,个 体 数 量 极度 衰减 而 近 于 绝迹 ,而 10 km 以 外 的 区 域 即 逐渐 恢复 其 稠密 植 丛 的 格局 。 后 者 的 状态 是 由 于 早春 荒漠 区 缺少 可 供 牲 畜 饮用 水 源 , 致 此 区 目前 不 能 春天 放牧 利用 ,早春 短命 植物 自然 生 繁 的 机 制 因而 未 受 损害 ,从 而 SWAP RR. BERNE 10 km 的 范围 内 , 受 早 春 期 强度 放牧 影响 ,牲畜 喜 食 的 牧草 被 大 量 哨 食 , 从 而 留 出 可 供 植 物 生 长 的 更 多 空间 ,使 未 被 利用 的 一 些 植物 种 解除 了 种 间 竞 争 的 压 力 而 异常 发 展 ,导致 此 区 的 草本 植物 , 虽 未 受 垦 做 的 直接 影响 却 引起 强烈 改组 , 且 植 被 盖 度 由 自然 状态 的 30% 下 降 至 23% 。 3.2 掠夺 式 资源 利用 的 后 果 AI AK# (Cistanche deserticola ) , #K# (Ephedra spp. ) ,甘草 (Glycyrrhiza spp.) 等 植物 是 重要 药 源 植物 ,目前 由 于 经 济 目的 而 被 过 渡 采 挖 ,不 但 造成 药 源 的 衰竭 ,有 关 物 种 亦 在 分 布 区 内 急剧 收缩 而 面临 灭绝 的 命运 。 以 肉 艾 苏 为 例 , 它 寄生 在 梭 梭 根部 。 肉 欢 鞭 实现 寄生 后 ,寄生 体 初 期 体积 较 小 ,经 23 年 生 长 发 育 ,开始 形成 生殖 能 力 ,在 温 湿 适宜 的 季节 ,一 部 分 芽 体 ( 含 顶 芽 或 侧 芽 ) 迅 速 发 育 ,形成 粗 大 的 肉质 繁殖 枝 带 着 顶端 的 花 苦 穿 出 土 表 , 随 之 完成 开花 结实 的 过 程 ,并 为 新 的 一 轮 寄 生 过 程 提供 种 子 〈 黄 培 估 ,1988)。 如 此 过 程 可 持续 $ 年 以 上 。 由 于 开花 授粉 的 过 程 需 要 在 地 面 完 成 ,大 而 鲜艳 的 花序 本 是 招引 昆虫 授粉 的 , 却 因 之 成 为 采 药 者 的 鲜明 识别 标志 ,一 旦 当 花 昔 的 肉质 葵 破 土 而 出 , 即 招引 药 农 追踪 挖掘 , 既 毁 坏 了 当年 开花 结实 的 生殖 苗 ,终止 该 植物 体 当 年 开花 结实 而 传宗接代 的 过 程 , 亦 破坏 连结 梭 梭 根部 的 寄生 体 ,彻底 摧毁 这 一 寄生 植物 再 次 形成 繁殖 能 力 的 可 能 ,并 消灭 该 寄生 体 本 身 。 使 现存 寄生 体 消 灭 , 又 断绝 它 可 能 提供 的 种 源 补 给 ， 切断 新 一 轮 寄生 过 程 , 所 有 这 些 过 程 在 采 药 活动 中 同时 完成 。 由 于 药 农 以 居民 点 附近 为 采 药 活动 的 起 始 区 域 ,由 此 自 近 向 远 扩 展 , 故 肉 欢 苏 分 布 区 的 消 FRA ,普遍 以 居民 点 为 中 心 自 近 而 远 逐 渐 漫 延 并 及 于 整个 药 源 区 。: 这 一 过 程 在 内 蒙古 自治 区 已 基本 完成 ,新 疆 的 主 产 区 甘 家 湖 一 带 目前 正在 重演 这 一 悲剧 。 3.3 胡杨 (Populus euphratica ) Ah KAY EK ,分布 区 的 萎缩 ,导致 其 主要 分 布 区 塔里木 盆地 生境 急速 恶化 ,从 而 引起 广泛 关注 。 很 多 研究 人 员 认 为 这 是 由 于 胡杨 受 垦 耕 `\ 滥 伐 等 原因 所 致 ,一 些 研究 者 即 认 为 是 气 候 变 于 的 结果 , 亦 有 认为 洪水 条 件 变化 是 主要 原因 。 通过 长 期 研究 ,我 们 认为 滥 伐 是 导致 林地 收缩 的 重要 原因 之 一 ,而 根本 原因 是 由 于 幼林 发 生机 制 受 破坏 所 致 。 胡 杨 林 林地 自发 生 后 将 经 历 由 幼 而 壮 `\ 而 衰 ,最 后 , 随 个体 的 生命 周期 结 束 而 复归 裸 地 ( 黄 培 佑 ,1986) ,每 一 具体 林 片 自 幼 林 出 现 而 致 林 地 自然 消失 (不 包括 部 分 根 毕 株 ) ,只 经 历 胡 杨 生 活 史 的 一 个 世代 。 毫 无 疑义 ,砍伐 或 垦 伐 对 缩短 该 部 分 林地 植株 的 生活 周 期 所 经 历时 间 长 得 将 起 作用 ,但 近期 的 砍伐 不 可 能 致 胡 杨 于 绝 灭 的 处 境 , 因 为 所 采伐 的 植株 基 本 为 成 年 株 ,幼林 的 自然 补充 将 很 大 程度 替代 消减 过 程 , 当 然 , 林 地 总 面积 的 某 种 程度 收缩 的 局 面 将 难 避 免 , 但 大 量 幼林 的 源源 补充 ,将 改变 胡杨 种 群 训 败 的 征兆 。 作 为 干旱 区 的 气候 影 响 ,最 重要 的 变量 无 疑 是 水 ,但 当年 雨量 3050 mm 的 条 件 下 ,纵使 降水 量 出 现成 倍 波动 ,对 当 地 立木 的 生长 亦 难 以 构成 直接 影响 。 事 实 上 王 旱 区 近期 的 记录 ,只 有 年 度 波动 的 明显 征 候 5 SH 1h : — 22 Tic RH Dy Bie A 9 PH BT Be AR PT > a» (HK FEE 1986) ,并 无 根本 变化 的 迹象 (联合 国 粮农 组 织 ,1988)。 近 期 统计 资料 亦 证 实 ,塔里木 EWC KBE LABS, BAH 50 年 代 以 来 的 三 个 太阳 黑子 周期 ,后 一 周期 年 平均 汇 水 量 , 均 较 前 一 周期 旦 上 升 趋势 ,第 19 太阳 黑子 周期 (1954 一 1964) 为 165x 10° m’, H 20 黑子 周期 (1965 一 1975) W 166.1108 m? ,第 :21 黑子 周期 (1976 一 1986) 为 176.4 x 108 m” ,至 于 下 游 河 水 流量 的 减少 与 气候 变 于 无 关 , 仅 是 上 中 游 截流 灌溉 所 造成 。 故 胡杨 的 衰退 与 当地 气 候 变 化 在 近期 内 显然 无 关 。 ”导致 胡杨 分 布 区 的 不 断 收 缩 ,最 根本 原因 是 胡杨 幼林 的 补充 机 制 受阻 。 从 历史 角度 分 析 ， 塔里木 河 洪水 自然 泛滥 的 过 程 是 最 显著 的 变化 ,夏季 洪水 泛滥 ,使 洪水 在 盆地 内 纵横 奔流 ,万 如 脱 绥 野 马 。 洪 水 泛滥 区 造成 淤积 的 湿润 河 漫 滩 ,为 成 熟 的 胡杨 种 子 提供 落 籽 萌发 、 形 成 幼林 的 苗床 。 由 于 胡杨 种 子 寿命 短促 ,发芽 能 力 将 随时 间 的 推移 而 迅速 丧失 。 实 验证 实 ,种 子 成 熟 后 经 30 天 ,发 芽 率 将 趋 于 0, 故 胡杨 林 种 子 成 熟 时 能 否 与 洪水 泛滥 期 玛 合 ,对 胡杨 幼林 的 补充 将 是 最 为 关键 因素 ,只 要 这 一 因素 不 发 生变 化 ,胡杨 不 可 能 在 分 布 区 内 消失 。 但 事实 上 塔里木 河 自 50 年 代 大 规模 开发 以 来 ,为 保证 农业 用 水 ,上 游 大 量 建 库 蓄 洪 , 从 而 改变 了 塔里木 河中 、 下 游 地 段 洪 水 自然 泛滥 过 程 , 包 括 泛滥 所 能 及 的 空间 和 洪水 出 现 期 都 发 生变 化 ,从 而 使 中 、 下 游 地 区 胡杨 种 子 成 熟 期 与 洪水 出 现 期 错位 ,洪水 可 影响 的 空间 亦 收 缩 ,因而 危及 幼林 的 正常 补 充 途 经 。 近 几 十 年 来 缺少 足够 幼林 补充 ,特别 在 中 、 下 游 更 明显 。 原 有 林木 日 益 训 残 或 被 砍 伐 ,两 种 作用 的 合并 ,导致 林地 面积 急剧 萎缩 。 胡 杨 幼 林 补 充 机 制 在 盆地 的 缺失 ,破坏 生活 周 期 的 完成 ,种 的 自然 存续 基础 从 而 渐 趋 消失 , 纵 令 禁绝 砍伐 亦 难 以 扭转 其 不 断 训 退 的 发 展 趋 势 。 4 有 针对 性 的 保护 对 策 上 文 分 析 表 明 ,每 一 物种 各 有 其 自身 存续 规律 ,因而 处 理 濒危 的 物种 ,必须 研究 其 本 身 规 律 ,寻找 受 胁迫 的 确切 原因 和 其 关键 部 位 , 据 以 制定 有 针对 性 的 对 策 。 近 年 来 对 荒漠 的 研究 资 料 证 实 ,通过 物种 的 生活 周期 的 研究 ,分 析 具 体 种 类 生活 周期 各 个 阶段 的 一 些 特 点 ,特别 关注 生命 过 程 各 个 阶段 与 环境 的 相互 关系 ,寻找 导致 生命 周期 的 链条 受 损 或 导致 断裂 的 环节 、 据 此 提出 相应 对 策 。 胡杨 与 肉 欢 苏 的 濒危 原因 ,在 新 疆 地 区 可 作为 某 些 类 型 的 代表 。 除 因 开 垦 活 动 直 接 摧毁 某 些 物种 的 存在 空间 外 ,大 量 优质 牧草 及 麻黄 (Epjhedra spp.)、 甘 草 (Glycyrrhiza spp.) 等 衰 退 原 因 与 之 有 某 种 相似 之 处 ,但 亦 各 存 差异 ,因而 需要 根据 其 实际 情况 分 别 拟定 保 护 对 策 。 BAKA a ,保护 其 寄主 梭 权 是 对 策 之 一 ,但 最 根本 一 条 是 制定 有 效 的 方案 以 保护 肉 欢 著 开 花 结实 过 程 的 顺利 完成 ,使 种 源 的 补充 机 制 得 到 维护 。 为 此 , 宣 推 行 轮 区 采 药 。 在 其 分 布 区 内 划分 成 若干 片 ,有 计划 规定 每 年 的 禁 采 范围 、 逐 年 轮换 ,使 该 片 的 寄生 植物 得 以 保证 种 源 补给 ,如 此 轮回 ,将 能 使 分 布 区 的 种 源 补 充 得 到 解决 。 要 教育 药 农 , 采 挖 药材 时 要 尽量 保护 梭 梭 根 部 及 其 连接 的 寄生 体 ,切断 带 花序 的 肥大 肉质 荃 后 ,要 及 时 给 采掘 的 坑 穴 填 回 原 土 ,这 样 既 可 保护 这 一 寄生 体 继续 生长 ,从 而 保护 药物 的 持续 提供 能 力 。 为 此 宜 将 药 源 地 分 片 集体 承 包 以 加 强 管 理 , 由 承包 的 集体 实施 轮 区 禁 控制 度 ,并 推行 保护 性 采掘 ,收益 由 该 集体 内 部 协调 ， 这 样 将 保护 药物 生产 的 持续 性 与 相对 稳定 ,又 防止 药物 分 布 区 的 消失 。 无 组 织 的 采 挖 ,势必 将 导致 肉 欢 其 在 分 布 区 内 迅速 消失 , 亦 将 彻底 摧 筑 资源 的 生产 能 力 。 探索 人 工 诱导 肉 欢 其 寄生 的 有 效 办 法 ,发 展 规模 经 营 , 既 可 扩大 药 源 ,又 能 减轻 对 自然 分 布 区 的 破坏 ,是 可 取 的 。 在 树 柳 根部 寄生 的 管 花 肉 欢 苏 (Cistanche tubulosa) 已 在 和 田地 区 施 . OO - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 行人 工 诱导 寄生 获得 成 功 , 但 有 待 完 善 才能 普遍 用 于 生产 。 胡杨 在 我 国 青海 .甘肃 宁夏 内 蒙 等 省 自治区 残留 分 布 现 象 , 正 是 目前 塔里木 河中 下 游 胡杨 林 消 退 过 程 可 预测 的 图 景 。 对 胡杨 的 解救 ,其 关键 是 在 自然 分 布 区 内 设法 恢复 幼林 的 建 群 机 制 。 从 目前 残存 林地 的 胡杨 生存 条 件 分 析 ,多 数 地 段 在 具 原 分 布 区 内 维持 胡杨 成 株 生存 的 基本 因素 ,而 造成 目前 这 种 可 悲 的 结局 , 皆 由 幼林 补给 机 制 在 这 些 地 区 消失 了 。 当 前 急 务 ， 首先 应 确定 可 以 维护 胡杨 生存 的 适宜 地 下 水 深 埋 , 据 以 寻找 适宜 于 重建 胡杨 林 的 空间 ,在 确定 适 于 复 林 地 段 后 ,设法 解决 用 其 他 水 源 实施 短期 灌溉 以 取代 洪水 的 生态 机 制 ,实行 幼林 培育 方 案 。 如 此 将 能 替代 洪水 消失 过 程 引 起 的 生态 危机 ,将 可 在 原 分 布 区 内 ,原来 洪水 亦 不 能 达到 的 任何 适宜 空间 建立 以 胡杨 为 主体 ,对 于 旱 区 生境 起 稳定 作用 的 荒漠 森林 。 这 一 目标 目前 正在 新 疆 及 内 蒙古 地 区 与 有 关 单 位 配合 施行 。 参考 文 献 耿 宽 宏 .1986. 中 国 沙 区 气候 .北京 :科学 出 版 社 胡 式 之 .1963. 中 国 西 北 地 区 的 梭 梭 荒漠 .植物 生态 学 与 地 植物 学 丛刊 .1(1-2): 81-109 黄 培 佑 .1986. 塔 里 木 盆 地 胡杨 林 分 布 区 的 消退 和 林地 更 新 复壮 的 初步 研究 .植物 生态 与 地 植物 学 学 报 .10(4): 302- 309 黄 培 佑 .1988. 肉 欢 欧 寄 生 环境 研究 .干旱 区 研究 .5(3): 44-46 黄 培 佑 .1991. 荒 漠河 岸 胡 杨 林 的 生活 周期 对 生境 水 条 件 的 动态 适应 研究 .新 疆 环境 保护 .13(2): 5- 10 黄 培 佑 .1993. 干 旱 区 开发 与 持续 发 展 . 见 陈 昌 笃 (主编 ) .持续 发 展 与 生态 学 .北京 : 中 国 科 学 技术 出 版 社 ,49- 53 联合 国 粮农 组 织 .1988. 旱 区 固沙 护 田 林带 及 荒地 造林 .北京 : 中 国 农业 科学 出 版 社 ,1-11 STUDIES ON THE REASON OF THE ENDANGERMENT AND CONSERVATION STRATEGY OF SOME DESERT PLANTS Huang Peiyou, Wang Yuhui, Ma Quanhong (Institute of Desert Ecology, Xinjiang University, Urumqi 830046) In recent years,some deserts are ecologically declining rapidly. The main reasons may lie in the overuses of natural resources, the destroy of desert habitats as well as the changes in amount and temporal and spatial distribution of water resources. These changes cause certain links of the life history of some desert plants to be imperiled and then become endangered. In addition, ex- ploitation may directly cause some species to be extinct. Therefore, it is possible to conserve these desert plants by taking proper measures to protect certain critical phases of the life cycle of the en- dangered species . Key words: Desert plants, Endangerment reason, Conservation of biodiversity 葛 灌 等 :杭州 石 工艺 (Mosla hangchowensis ) 种 子 生 产 过 程 的 研究 - 81° ttl AF = (Mosla hangchowensis ) 种 子 生产 过 寸 程 的 研究 - 3 #£ 常 杰 ABR 陈 贤 晓 FPF FE (杭州 大 学 生命 科学 学 院 ,杭州 ”310012) 摘要 在 盛 花期 过 后 20 d 左右 ,杭州 石 莽 世 的 穗 长 .小 穗 数 已 基本 不 再 增加 ,植株 最 大 种 子 生 产量 基本 确定 ;但 各 植株 成 玖 小 穗 比例 还 在 上 升 ,种 子 还 未 完全 成 熟 , 种 子 质量 也 不 能 完全 确 定 。 由 于 各 植株 到 生活 史 结 束 时 成 熟 小 穗 比例 的 差别 还 很 大 ,所 以 实际 种 子 产 量 与 最 大 种 子 产量 之 间 仍 有 很 大 差别 。 种 子 生产 和 掉 落 量 随时 间 变 化 为 单 峰 曲 线 , 不 同 植株 峰值 出 现时 间 不 同 ,种 子 生产 持 续 时 间 也 不 同 ;种 子 质量 随时 间 推 移 而 提高 ,但 种 子 生产 的 高 峰 期 种 子 质 量 较 低 ,高峰 过 后 种 子 质量 才 达 到 最 高 ,这 是 该 种 全 部 种 子 萌发 率 低 的 重要 原因 。 根 据 上 述 结 果 ,如果 在 杭州 石 养 芝 盛 花期 过 后 的 一 个 月 以 后 收获 ,就 基本 不 会 影响 其 种 群 的 繁殖 。 关键 词 杭州 五 工 芝 (Mosla hangchowensis ) 种 子 生产 ”种子 质量 1 问题 的 提出 濒危 植物 杭州 石 荞 艺 是 我 国 特有 的 一 年 生 草 本 植物 ,分布 区 很 小 。 通 过 对 其 种 群生 活 史 过 程 的 研究 发 现 种 子 萌发 率 低 是 其 濒危 的 重要 原因 之 一 (和 常 杰 等 ,1995)。 对 杭州 石 菠 艺 种子 萌发 的 生理 生态 学 研究 则 表明 ,温度 光照 对 萌发 有 一 定 影响 ,但 种 子 质 量 差 是 其 萌发 率 低 的 主要 原因 。 那 么 ,是 什么 原因 使 杭州 石 荐 芝 种 子 质量 差 ? 在 什么 条 件 下 可 获得 较 好 的 种 子 质 量 ? 对 于 杭州 石 荐 蔡 这 样 种 子 生 产 过 程 长 达 100 d 成熟 种 子 随时 掉 落 的 物种 ,只 有 详细 了 解 其 不 同 生境 下 种 子 生产 动态 过 程 才 有 可 能 解决 上 述 问题 。 2 试验 样 地 概况 和 研究 方法 本 试验 选择 了 两 个 样 地 : (1) 野外 样 地 :在 杭州 市 葛 岭 一 个 向 南 的 缓坡 上 部 ， 位 于 20 一 30 年 生 树 木 的 林 窗 中 , 样 地 面积 约 为 30 一 40 mh’ ,地 面 岩 石 裸露 ,杭州 石 工艺 主要 生长 在 石壁 间 的 於 积 泥土 上 ,长 势 良 好 ， 样 地 上 杭州 石 工 芝 为 优势 种 ,密度 为 10 HR? 左右 ,由 于 山 和 树 的 遮 萌 ,使 杭州 石 工艺 植株 受 光 较 少 , 与 林 缘 生 境 接近 ( 常 杰 等 ,1995) 。 《2) 栽 培 样 地 :生境 接近 开阔 地 ,光照 较 强 ,但 土 层 较 厚 ,为 农田 土壤 。 该 样 地 上 又 分 为 :a. 杭州 石 工 芝 种 内 竞争 处 理 (高 密度 和 中 密度 ) 和 b. 有 伴生 植物 自由 生长 的 种 间 竞 争 处 理 。 观测 记录 试验 在 1996 年 10 月 杭州 石 工艺 盛 花期 过 后 开始 ,到 1997 年 1 月 初 所 有 样 株 观 测 结束 。 由 于 杭州 石 工艺 种 子 需 经 过 冬季 休眠 后 才能 萌发 ,所 以 萌发 试验 于 1997 年 4 月 进 行 。 具 体 设 计 和 方法 如 下 : (1) 野外 样 地 :选择 4 株 杭州 石 工艺 作为 样 株 ,每 隔 7 d 分 别 在 各 植株 下 面 铺 上 白布 RE 植株 ,收集 落下 的 种 子 , 记 录 种 子 数 。 另 外 再 选择 4 个 样 株 ,每 隔 7 d 剪 下 一 个 分 枝 上 的 所 有 * 国家 自然 科学 基金 重大 项 目 。 项 目 号 :3931500。 浙 江 省 自然 科学 基金 资助 项 目 eo al 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 WERK DBM RA) BR HFRS. (2) 栽培 样 地 :在 种 内 竞争 中 密度 区 ,1 m2 样 方 中 有 6 株 杭 州 石 莽 艺 聚集 生长 在 一 起 。 在 样 方 内 铺 上 塑料 布 ,定期 收集 自然 脱落 的 种 子 ,记录 种 子 数 。 对 每 次 试验 收集 的 种 子 分 别 存放 备 发 芽 试 验 用 。 (3) 在 栽培 样 地 的 种 内 竞争 高 .中 密度 及 种 间 竞 争 样 区 中 分 别 随机 选 定 10 个 穗 , 挂 上 标 签 ,每 隔 7d 测 其 长 度 小 穗 数 以 及 成 熟 小 穗 数 比例 ,并 在 试验 结束 时 收集 种 子 , 备 发 芽 试 验 用 。 (4) 在 试验 结束 时 对 各 样 株 进行 生长 分 析 ,测定 株 高 、 冠 幅 等 指标 。 (5) 对 各 试验 收集 的 种 子 在 1997 年 春 进行 种 子 萌发 试验 : 数 100 粒 种 子 , 放 在 底部 放 滤 纸 作为 基质 的 培养 下 中 ,保持 适量 的 蒸馏水 。 再 放 人 恒温 25 们 培养 箱 中 培养 20 天 ,记录 种 子 萌发 率 ,每 个 样 做 3 次 重复 。 ”3 结果 与 分 析 3.1 种 子 数 量 动态 分 析 从 10 月 11 日 杭州 石 工 芝 盛 花期 过 后 开始 ,在 不 同时 期 收集 各 样 地 上 种 子 ,计数 , 并 与 时 间作 图 (图 1) RH, 培 样 地 (C) 平均 每 天 掉 落 的 种 子 数 量 随 时 间 变 化 为 单 峰 曲线 ,高 峰 出 现在 开始 观察 的 第 39 天 (11 月 19 日 ) 最 高 平均 每 天 掉 落 140 粒 种 子 , 以 后 迅速 降低 ,最 后 一 点 有 所 回 升 。 最 后 的 回升 是 因为 此 时 植株 已 死亡 ,所 收集 的 种 子 包 . b 括 了 植株 上 保留 种 子 和 掉 落 种 子 。 野外 生境 (N) 因 无 法 连续 收集 种 子 , 所 以 采取 摇 落 种 子 的 方法 收集 ,4 株 的 落 种 数 ( 实 为 种 子 生 产量 ) 曲 线 规律 与 C 一 致 ,为 单 峰 曲线 ,但 各 植株 峰值 出 现时 间 不 同 。 这 说 明 各 植株 种 子 成 熟 时 间 不 同 , 但 成 熟 规律 一 致 , 均 有 一 个 成 熟 高 峰 , 以 后 迅速 降低 ,最 后 回升 原因 同 C。N 与 C 比 Be ,不 仅 峰 值 比 C 提前 , 落 种 数 远 低 于 C, 而 且 落 种 时 间 也 只 有 C 的 12。 这 说 明 N 比 C 种 子 成 熟 早 , 结 种 数量 少 且 植株 死亡 早 。 造 成 这 些 差 别 的 原因 应 是 气候 和 土壤 条 件 的 差异 。N 的 光 \ 温 均 低 于 C, 秋 季 转 冷 早 ,土壤 水 分 含量 变 化 大 且 容 易 产 生 干 旱 , 所 以 植株 死亡 早 。 分 析 图 中 曲线 , 除 N3 外 ,各 样 株 第 一 次 收集 种 子 数 均 很 少 ,说 明 大 部 分 样 株 | 在 试验 开始 时 ,种子 刚刚 开始 成 熟 。 图 1 野外 样 地 CN) AURSERESG CC) 中 种 将 每 天 掉 落 种 子 数 除 以 总 种 子 数 ,得 每 天 相对 掉 落 种 7 cn erie. AAA 子 量 。 从 图 lb 可 发 现 种 子 量 少 的 植株 在 种 子 成 熟 高 峰 其 人 平均 每 天 相对 掉 落 种 子 量 较 高 , 即 种 子 少 的 植株 种 子 成 熟 期 较 集 中 。 从 种 子 掉 落 累加 曲线 (图 lc) 则 看 出 ,各 植株 掉 落 种 子 数 随时 间 增 加 迅速 上 升 ,以 后 逐渐 减 慢 ,并 趋 于 平衡 。 不 同 之 处 是 CHS 型 曲线 ,前 期 上 升 较 慢 ,N 均 为 亿 和 曲线 ,前 期 即 上 升 迅速 。 这 种 差别 可 能 是 因为 自然 掉 落 较 摇 落 种 子 有 些 滞后 ,也 即 生产 和 掉 落 的 时 间 差 。 3.2 穗 长 、 小 穗 数 和 成 熟 小 穗 比率 动态 分 析 Relative seed number (%)/ Day > a 下 Seed number (Thousands) - nn BE IN AH* (Mosla hangchowensis ) 种 子 生产 过 程 的 研究 3 - 盛 花 期 过 后 ,在 栽培 样 地 的 种 内 竞争 高 密度 区 (C1) 种 内 竞争 低 密度 区 (C2) 和 种 间 竞 争 区 (C3) 中 分 别 标定 10 个 小 穗 , 在 不 同时 间 测 量 穗 长 小 穗 数 和 成 熟 小 穗 数 (图 2)。 结 FEA Cl 区 穗 的 长 度 小 穗 数 从 记录 开始 一 直 为 下 降 趋 势 。 C3 区 的 穗 长 度 和 小 穗 数 在 第 二 次 记录 时 略 有 升 高 ,以 后 也 为 下 降 趋势 。C3 区 穗 的 长 度 和 小 穗 数 均 略 低 于 Cl 区 ,只 在 生 活 史 结束 时 穗 长 和 小 穗 数 变化 较 小 ,所 以 高 于 C1 区 。C2 区 穗 长 度 和 小 穗 数 则 均 远 高 于 C1 和 C3 区 ,变化 规律 也 不 同 ， 有 上 升 和 持平 阶段 ,到 40 天 左右 才 明 显 降低 。 成 熟 小 穗 比率 则 除 CL 区 的 第 一 点 外 均 为 上 升 趋势 ,说明 穗 生长 完成 后 ,小 穗 的 成 熟 和 种 子 生 产 还 在 继续 进行 。C2 的 成 熟 小 穗 比 也 远 高 于 C1 和 C3。 通 过 观察 发 现 ,这 是 因为 CL 和 C3 区 穗 下 部 的 小 穗 有 许多 不 生产 种 子 。 述 结果 说 明 , 盛 花期 过 后 , 穗 长 ,小 穗 数 还 有 少量 增加 ， 以 后 就 持平 或 有 所 降低 , 盛 花期 结束 一 个 月 以 后 ,由 于 下 部 小 穗 脱落 而 迅速 降低 。 也 就 是 说 ,在 盛 花期 过 后 20 d 左右 , 植 株 最 大 种 子 生产 量 已 基本 确定 。 根 据 这 一 结论 ,我 们 可 用 这 时 的 穗 性 状 推算 最 大 种 子 产量 。 但 实际 种 子 产 量 与 最 大 种 子 m2 WK CEL) 小 台数 EN 和 和 大小 产量 还 有 很 大 差别 ,因为 不 同样 区 成 熟 小 穗 比例 差别 很 大 。 穗 比 率 (MER) 动 态 353 种 地质 到 分析 Tee 对 N 和 C 不 同时 期 掉 落 种 子 测 千 粒 重 和 戎 发 率 (图 3)， 发 现 千 粒 重 随 落 种 时 间 推 和 多 有 下 降 趋 势 , 但 在 植株 完成 生活 史 过 程 以 后 ,最 后 一 次 收集 的 种 子 千粒重 均 有 所 升 高 。 与 千粒重 相反 ,萌发 率 随 落 种 时 间 逐 渐 增 加 ,N 和 C 的 萌发 率 的 最 高 值 出 现时 间 相 同 。N 植株 完成 生活 史 时 摇 落 的 种 子 的 萌发 率 最 高 ,而 此 时 C 植株 仍 存活 一 段 时 间 并 继续 生产 种 子 ,但 其 萌发 率 大 幅度 降低 ,以 后 又 慢 慢 回升 ,至 C 植株 生活 史 结 束 时 种 子 萌 发 率 又 接近 最 高 值 。 通过 不 同时 期 落 种 数 和 种 子 萌发 率 可 计算 不 同时 期 掉 落 的 能 萌发 种 子 数量 (GN)。 在 这 个 指标 上 N 和 C 曲线 峰 高 趋 于 一 致 。 对 比 图 1 和 图 3,N 和 C 植 株 落 种 数 高 峰 和 种 子 萌 发 率 高 峰 均 不 一 致 ,C 是 自然 落 种 , 萌 as. « pATeRRRNceeRROne WRERROR 要 原因 ,说 明 杭 州 石 工艺 种 子 生产 的 浪费 现象 非常 严重 。 4 结论 (1) 从 穗 的 形状 分 析 ,杭州 石 工 芝 在 盛 花 期 过 后 20 天 左右 ,植株 最 大 种 子 生 产量 已 基本 确定 。 但 因为 各 植株 成 熟 小 穗 比例 差别 很 大 ,所 以 实际 种 子 产 量 与 最 大 种 子 产 量 还 有 很 大 差 别 。 (2) 种 子 生 产 和 掉 落 随时 间 变 化 为 单 峰 曲线 ,不同 植 株 峰 值 出 现时 间 不 同 ,种 子 生 产 持续 时 间 也 不 同 。 (3) 种 子 质 量 随时 间 推 移 而 提高 ,但 种 子 生产 的 高 峰 期 种 子 质量 较 低 ,种子 生产 高 峰 过 后 种 子 质 量 才 达到 最 高 ,这 是 种 子 萌发 率 低 的 重要 原因 。 - 84 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 (4) 在 杭州 石 莽 芝 的 野外 生境 中 ,每 年 秋季 园林 管理 部 门 都 要 为 防止 山 火 而 割 除 路 边 草 类 ,此 时 多 数 杭州 石 工艺 会 被 收割 掉 。 根 据 本 项 研究 ,如 在 杭州 石 工艺 盛 花 期 过 后 的 一 个 月 以 后 收割 则 基本 不 会 影响 种 群 的 繁殖 。 因 此 ,可 以 与 管理 部 门 协商 割 草 时 间 ,以 便 就 地 保护 这 种 濒危 植物 。 5 讨论 N 和 CC 的 种 子 萌发 率 变化 规律 基本 一 致 ,说 明 摇 落 种 子 对 萌发 率 基 本 无 影响 ,而 成 熟 时 期 不 同 对 萌发 率 有 决定 性 影 响 。 也 即 被 大 风 吹 落 或 人 为 碰撞 掉 落 的 种 子 质量 (萌发 率 ) 与 自然 掉 落 的 基本 相同 。 不 同 植株 生产 种 子 的 千粒重 和 萌发 率 呈 显著 正 相 关 ( 葛 SH) ,本 文中 N 的 种 子 千粒重 和 萌发 率 在 任何 时 期 均 oo 高 于 C, 与 上 述 结论 一 致 。 但 本 文中 不 同时 期 落 种 的 萌发 率 b “| “和 千粒重 关系 又 揭示 出 ,同一 植株 不 同时 期 生产 种 子 的 千 粒 = 重 和 萌发 率 有 一 定 负 关系 。 这 说 明 ,在 大 尺度 上 ,不 同 植株 千 i 粒 重 大 对 提高 萌发 率 有 决定 性 影响 ,但 在 (同一 株 植物 的 ) 小 ma 尺度 范围 内 ,千粒重 大 的 种 子 并 不 一 定 有 高 的 萌发 率 。 后 一 部 分 结论 也 已 有 前 人 工作 证 实 ( 徐 本 美 、 顾 增辉 ,1984; John- 3 son et al. 1974;Hall 和 Lippert,1973) 。 综 合 这 些 结 果 可 得 出 rs 结论 ,植株 本 身 特 点 首先 决定 种 子 萌发 率 高 低 范围 ,环境 条 件 前 则 将 进一步 决定 在 这 一 范围 内 能 获得 什么 样 的 种 子 萌发 率 结 果 5 5 。 计算 野外 (N) 和 栽培 样 (C) 地 累计 能 萌发 种 子 数 ,N 植株 fi | 每 株 可 生产 263 个 能 萌发 种 子 ,C 植株 为 471 个。 如 不 考虑 oo 种 子 掉 落 位 置 差 不 能 存活 的 损失 , 按 研究 的 最 低 存 活 率 图 3 不 同时 间 落 种 的 千粒重 (K)\ 萌 发 0.01 计算 ( 常 杰 等 ,1995) ,会 有 2 一 4 株 杭 州 石 莽 芝 繁 入 后 率 (G) 及 萌发 数 (GN) 代 ,种 群 能 有 一 定 增长 。 进 一 步 根 据 杭 州 石 荐 世 平 均 每 天 撞 落 的 萌发 种 子 数 高 峰 趋 于 一 致 这 一 结果 ,是否 可 提出 假设 :杭州 石 工艺 生产 高 质量 种 子 有 一 定 限度 ,体积 大 的 植株 只 要 能 生产 超过 种 群 繁衍 所 需 的 种 子 量 , 则 其 它 种 子 不 需 保 证 质量 。 参考 文 献 常 杰 等 .1995. 杭 州 石 工艺 的 种 群 动态 和 生存 分 析 . 见 钱 迎 倩 , 甄 仁 德 (主编 ). 生 物 多 样 性 研究 进展 . 北京: 中国 科学 技术 出 版 社 ,208 — 214 常 杰 等 .1995 .濒危 植物 杭州 石 工艺 种 群 密度 制约 与 致 濒 机 制 的 研究 . 见 钱 迎 倩 \ 甄 仁 德 (主编 ) .生物 多 样 性 研究 进展 北京， 中 国 科 学 技术 出 版 社 ,201 - 207 徐 本 美 , 顾 增辉 .1984. 大 粒 和 小 粒 种 子 的 活力 比较 .植物 生理 学 通讯 .(2): 23 - 26 Hall,M.O.and L. F. Lippert. 1973. Effect of planted seed size on emergence and yield of soybeans (Glycine max(L.) Merr.). Calif. Agric.27(2): 3=5 Johnson, D.R. et al. 1974. Effect of planted seed size on emergence and yield of soybeans (Glycine max(L.) Merr. ). Agron. J. 66: 117-118 BS tu AF (Mosla hangchowensis ) 种 子 生产 过 程 的 研究 。85 - A STUDY ON THE PROCESS OF SEED PRODUCTION OF MOSLA HANGCHOWENSIS Ge Ying, Chang Jie, Qin Guogiang , Chen Xianzxiao, Lu Rong (College of Life Science, Hangzhou University, Hangzhou 310012) After about 20 days of the luxury bloom period, the ear length and the spikelet number of Mosla hangchowensis did not increase,and the maximum seed number usually were fixed, but the mature spikelet ratio was still rising, and the seeds had not matured completely, so the seed quan- tity had also not yet been determined. Because of the big difference of the mature spikelet ratio be- tween plants by the end of the life history, the practical seed number might be different from the maximum seed number. The changes of the seed production and dropping amount exhibited a sin- gle peak curve with time, but the exact time of the occurring of the peak value was different a- mong the individuals,and so was the duration of the seed production. The quantity of the seed in- creased with the time. The quantity of the seed at the the peak of seed production was lower than that after the peak ,so the germination of seed of M . hangchowensis was low. According to the re- sults mentioned above,if M. hangchowensis was harvested after one month of the luxury bloom period, the reproduction of the population generally would not be limited. Key words: Mosla hangchowensis ,Seed production, Seed quantity 16 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 杭州 石 莽 茸 生长 和 生殖 对 光 强 的 反应 Be WA WAR FAB xR (杭州 大 学 生命 科学 学 院 ,杭州 ”310012) 摘要 杭州 石 工艺 (Mosla hangchowensis) 营养 体 的 体积 和 生物 量 , 生 殖 器 官 的 穗 重 、 小 穗 重 、 种 子 重 等 性 状 均 随 光照 的 增强 而 增加 ,其 中 生物 量 一 光 强 曲线 均 为 指数 型 ;全 光 处 理 的 开花 时 间 较 荫蔽 处 理 提早 1S d, 开 花 数 量 亦 高 于 荫蔽 处 理 ;生殖 比 (RA) 也 与 光 强 正 相 关 , 同 时 也 与 植株 的 生物 量 正 相关 ,证明 早 期 良好 的 营养 生长 是 获得 较 高 生殖 力 的 基础 。 植 株 生 长 和 发 育 均 以 全 光照 处 理 最 好 , 随 着 光 强 减弱 而 变 差 ,在 40% 光 强 ( 相 当 于 自然 种 群 分 布 的 林 缘 生境 的 光照 条 件 ) 以 上 均 可 完成 正常 生殖 , 低 于 40% 光 强 则 生殖 力 很 低 。 这 部 分 解释 了 杭州 石 工艺 不 能 在 林 下 完成 生活 史 的 原因 。 关键 词 杭州 石 工艺 光照 营养 生长 ”生殖 1 Bi 由 于 植物 生理 生态 学 的 研究 结果 可 以 给 生态 学 和 植物 学 等 学 科 的 许多 问题 以 机 理 上 的 解 释 ,因而 得 到 日 益 广泛 的 重视 ,成 为 生态 学 的 “ 热 前 沿 "。 近 20 年 来 ,植物 生理 生态 学 的 研究 日 BAF ,其 研究 的 组 织 层次 在 扩展 到 从 细胞 到 生态 系统 各 个 层次 的 同时 ,又 将 重点 重新 集中 到 个 体 水 平 (Mooney,1987; 沈 允 钢 ,1994) ,研究 对 象 从 过 去 的 以 作物 和 常见 种 为 主 转向 生物 多 样 性 和 全 球 变化 的 关键 植物 种 类 。 当 前 植物 生理 生态 学 研究 的 新 动向 是 研究 植物 适应 和 进化 的 机 理 ,涉及 到 有 限 资源 的 合理 利用 ,植物 在 全 球 变化 中 的 行为 表现 ,多 种 环境 因子 的 相互 作 用 对 植物 行为 的 影响 ,植物 的 抗 道 性 潜能 和 植物 生长 过 程 的 自动 监测 和 数学 模拟 等 。 综 观 国 内 外 研究 ,结合 保护 生物 学 和 种 群生 态 学 等 学 科 ,阐明 濒危 物种 生理 生态 过 程 与 变化 的 环境 的 关系 ,确定 其 对 胁迫 的 耐 受 能 力 和 消失 阔 值 的 研究 报道 很 少 ,几乎 为 空白 ,而 这 方面 的 工作 对 于 认识 植物 致 濒 的 机 制 非 常 重要 (A.H.Fitter,1984;J.Lubchenco 等 ,1991) 。 bi 4 $F 22 ( Mosla hangchowensis) A —*FEE ABD, BBB Ae“ RB. HORE 和 种 群 数量 较 几 十 年 前 锐 减 , 现 只 在 浙江 沿海 存留 6 个 较 小 的 种 群 , 研 究 其 种 群 数量 减少 的 原 因 十 分 重要 。 在 生物 学 特性 方面 ,杭州 石 莽 世 生活 周期 短 ,对 环境 变化 反应 灵敏 , 且 易 栽培 , 故 很 适宜 进行 控制 条 件 的 实验 研究 ,有望 成 为 实验 生态 学 的 “模式 材料 "之 一 。 通过 对 自然 种 群 的 定位 研究 发 现 , 杭 州 石 莽 芝 可 以 在 林 下 萌发 .生长 ,但 不 能 完成 整个 生 活 史 ,从 而 使 其 分 布 只 限于 开阔 无 林 的 石壁 生境 及 路 旁 的 林 缘 生境 ,由 于 这 两 种 生境 的 环境 条 件 较 极 端 ,因而 经 常 处 于 干旱 高温 等 系统 胁迫 和 人 为 于 扰 等 偶然 胁迫 之 中 ,死亡 率 较 高 ( 常 杰 等 ,1995)。 针 对 这 个 问题 ,设计 了 不 同 光 照 处 理 试验 , 从 营养 生长 .生殖 生长 .资源 分 配 及 种 子 质量 几 方 面 研究 杭州 石 莽 芝 对 光照 强度 的 反应 及 其 对 荫蔽 这 一 系统 胁迫 忍耐 的 阔 值 ,为 探讨 杭州 石 工 芝 种 群 数 量 减少 的 机 制 和 保护 措施 提供 参考 依据 。 Ti * 国家 自然 科学 基金 重大 项 目 。 项 目 号 :39391500。 浙 江 省 自然 科学 基金 资助 项 目 BES PUN AE KOA AN 6 RAY FO > OF 2 研究 方法 本 研究 在 杭州 大 学 生物 系 栽培 试验 区 进行 。 该 试验 区 距 杭 州 石 莽 世 的 葛 岭 自然 种 群 仅 4 km 左右 ,因而 实验 种 群 与 自然 种 群 气候 条 件 基本 相同 。 根据 自然 种 群 分 布 生境 的 三 种 光照 条 件 ( 常 杰 等 ,1995) ,设置 了 全 光照 (Lioo)、 40% 光 照 (Lio)、 20% 光 照 (Lzo)、 10% 光 照 (Lio) 和 SS% 光 照 (L5)5 个 光 强 处 理 , 用 中 性 透 光 材料 配合 绿色 材料 遮光 (以 模拟 树 下 的 自然 光 ) ,3 次 重复 ,各 处 理 的 土壤 水 \ 肥 条 件 一 致 。 杭州 石 荐 芝 于 3 月 中 名 种植。 出 苗 后 ,每 半 个 月 左右 记载 各 小 区 的 株 高 、 冠 幅 、 分 枝 数 等 性 状 ;开花 时 每 周记 载 开 花 数 ;11 月 底 收获 , 按 各 器 官 分 别称 重 、 记 数 。 由 于 杭州 石 工艺 一 部 分 种 子 成 熟 后 即 脱落 , 故 收 获 种 子 量 比 实际 种 子 量 偏 低 ,又 根据 小 穗 数 和 每 小 穗 种子 数 进行 了 修正 。 3 结果 与 分 析 3.1 营养 生长 对 光 强 的 反应 12 二 Crown diameter, Height (cm) Branch number ( couple / individual ) ° 四 Branch number { couple / individual ) Mass (9/ individual ) Total branch length (om / individua ) SO 100 150 200 250 Days from germination Relative light intensity (%) 图 1 不 同 光 强 处 理 下 株 高 分 枝 数 和 分 枝 长 度 随 生长 的 变化 图 2 不 同 光 强 处 理 下 植 冠 体积 及 营养 器 官 生 物 量 光 不 仅 影响 光合 作用 ,制约 着 植物 的 碳 获取 ,而 且 还 直接 影响 植物 的 形态 建成 。 在 不 同 的 光 强 条 件 下 ,杭州 石 芽 共 的 形态 结构 和 生物 量 均 呈 现 出 有 规律 的 变化 (图 1 图 2) 从 图 1 和 图 2 可 见 ,在 苗 期 , 昔 蔽 条 件 下 生长 植株 的 株 高 分 枝 数 和 分 枝 长 度 均 高 于 全 光 照 下 的 个 体 , 但 随后 即 发 生 了 变化 ,光照 越 强 ,体积 增加 越 快 。 比 较 生 育 期 结束 时 的 各 性 状 可 见 , 株 高 \ 冠 幅 ` 分 枝 数 、 分 枝 长 度 等 均 随 着 光照 的 增强 而 增加 ,在 40% 全 光照 以 下 ,各 性 状 的 响应 程度 很 高 ,接近 线性 关系 , 光 强 大 于 40% 以 后 ,其 响应 程度 明显 降低 ,并 且 株 高 呈 下 降 趋 势 。 除 株 高 外 ,各 个 形态 性 状 对 光 的 响应 关系 均 接近 饱和 曲线 。 田 间 观 察 发 现 ,在 Lio0 和 Lao * So. 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 条 件 下 生长 的 植株 扩展 体积 的 能 力 很 强 ,各 植株 间 发 生 了 强烈 的 密 接 。 这 就 意味 着 ,L4 以 上 各 体积 性 状 对 光 强 响应 程度 变 小 的 原因 在 很 大 程度 上 是 由 于 空间 资源 制约 引起 ,而 非 杭州 石 莽 艺 的 生物 学 特性 ,试验 种 群 密度 为 50 BR /m? 与 野外 自然 种 群 的 密度 (20 一 400 HRA?) (HA 等 ,1995) 相 比 已 属 低 密 度 水 平 。 由 此 可 以 推断 ,杭州 石 工 艺 种 群 的 空间 资源 制约 是 普遍 存在 的 。 与 上 述 形态 特征 不 同 ,杭州 石 工艺 营养 器 官 的 生物 量 随 光 强 的 增加 呈 指 数 增加 ,也 即 , 当 体积 增加 受 限 制 时 ,其 内 部 的 枝叶 密度 迅速 增加 ,说明 在 当前 条 件 下 杭州 石 工艺 营养 器 官 的 扩 展 仍 有 很 大 潜 方 。 3.2 开花 结实 对 光 强 的 反应 杭州 石 荐 世 的 开花 时 间 和 开花 数量 也 随 着 光 强 的 变化 而 改变 (图 3)。 全 光照 下 的 开花 时 Dal LL Wa wR AR ER BS JE BS I) ESE BE 20 天 , 盛 花期 约 早 15 天 , 几 种 荫蔽 处 理 的 始 花 和 盛 花 时 间 几 无 差异 。 各 处 理 的 终 花 时 间 均 一 致 。 全 光照 下 ,花期 可 持续 70 天 ,荫蔽 条 件 下 约 持续 50 天 。 全 光照 下 的 开花 数量 亦 显 著 高 于 其 它 处 理 , 各 处 理 开 花 量 大 小 顺序 为 :Lin>Ly>ILy> Lio>Ls, 即 花 量 完全 与 光 强 的 顺序 一 致 。 上 述 结 果 表 明 ,杭州 石 莽 世 的 开花 时 间 和 数量 对 光 强 的 依赖 性 很 强 , 遗 荫 明显 降低 其 开花 能 力 。 小 穗 数 、 种 子 数 、 穗 重 和 种 子 重 均 随 光 强 的 增高 呈 指 数 形式 增加 (图 4) , 即 光 强 对 其 结实 性 状 影响 很 大 , 弱 光 生境 中 种 子 产 量 受到 很 大 限制 。 120 140 160 Wee ae Days from Germination 图 3 不 同 光 强 处 理 下 的 开花 情况 Days from Germination Mass ( g / individual ) Number (1000) Relative light intensity (%) Relative light intensity (% ) 图 4 不 同 光 强 处 理 下 的 生殖 力 3.3 杭州 石 莽 芝 的 资源 分 配 从 图 5 可 以 看 出 ,杭州 石 工艺 的 生殖 比 (reproductin allocation,RA) 随 光 强 的 增加 而 增加 ， BES PNAFEZEKAABH RNR BO. 在 Lio ~ Lao td BEA BRAY BRR K ,高 于 L4o 以 后 斜率 明显 降低 , 即 L4o 光 强 处 为 一 转折 点 。 60 = Percentage Relative light intensity (%) Relative light intensity (%) 图 5 不 同 光 强 处 理 下 的 生殖 比 (RA) 生殖、 营养 器 官 比 (RAT) 及 地 下 /地 上 比 (UVA) 生殖 /营养 器 官 比率 亦 随 光照 的 增高 而 增加 ,在 Lio 光 强 处 亦 有 一 转折 点 。 地 下 /地 上 比 值 与 光 强 的 可 与 上 述 各 性 状 均 不 相同 , 即 随 光 强 的 增加 略 有 降低 ,在 Lzo 处 有 一 略 低 点 ,此 性 状 对 光 强 不 敏感 。 10 中 米 4 ig? = 32 a gf a r=) 十 ae ge =| A a a > > Percentage 8 X) Seed number ( 1000 grain / individul ) Ear / Seed mass ( g/ individul ) So 0 0 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 156 . 20 25 30 Total mass (g / individual ) Total mass ( g / individul ) 图 6 生殖 力 及 资源 分 配 与 植株 总 生物 量 的 关系 生殖 器 官 数量 性 状 及 生殖 分 配 与 植株 总 生物 量 响应 关系 见 图 6, 从 中 可 见 , 穗 重 、 种 子 重 及 种 子 数 均 随 植株 总 生物 量 的 增加 而 旦 线性 增加 ,而 生殖 比 (RA) 及 种 子 重 / 总 生物 量 比率 则 。 星 现 出 对 光 强 的 饱和 型 响应 曲线 ,Lo 处 为 拐点 。 这 说 明 , 在 Lio 以 下 生长 的 植株 受到 环境 限 制 , 营 养生 长 不 良 的 植株 ,没有 达到 生殖 目标 , 随 营养 体 生 长 的 降低 ,它们 将 通过 降低 生殖 比例 来 提高 完成 生活 史 的 机 会 , 反 过 来 说 只 要 能 获得 较 好 的 营养 生长 ,就 首先 提高 生殖 比例 。 而 L4o 以 上 已 能 保证 完成 生产 种 群 繁衍 所 需 种 子 的 任务 ,所 以 随 营养 生长 的 提高 ,不 再 增加 生殖 比 , 这 时 的 光合 产物 可 能 更 多 的 分 配给 荃 秆 ,以 提高 植株 的 支持 能 力 。 对 于 杭州 石 工艺 来 说 ， 生物 量 较 大 的 植株 具有 较 高 的 生殖 能 力 ,早期 良好 的 营养 生长 是 提高 后 期 生殖 能 力 的 基础 条 件 。 4 结论 与 讨论 1. 杭 州 石 工艺 的 生物 量 随 着 光 强 的 减弱 而 降低 ,在 20% 光 照 以 上 ,植株 的 存活 率 几 乎 没 有 差异 , 低 于 此 光 强 后 , 苗 期 过 后 即 开始 死亡 ,5% 光 照 处理 在 开花 前 全 部 死亡 。 造 成 死亡 的 原 因 ,一 方面 是 倒伏 , 另 一 方面 是 叶片 遭 病虫害 而 逐渐 消失 光 。 这 就 是 说 ,该 种 对 光照 不 足 的 反 应 首先 是 降低 生长 量 ,生长 量 低 于 一 定 程度 时 就 会 使 植株 纤细 、 易 倒伏 ,并 且 可 能 因 碳 源 不 足 ee 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 而 降低 用 于 化 学 防御 的 分 配 比率 ,使 其 遭 病虫害 而 死亡 ,存在 一 个 死亡 阔 值 。 2. 栽培 种 群 植株 存活 对 弱 光 的 忍耐 闽 值 为 10% 光 照 。 而 在 自然 条 件 下 ,20% 光 照 左 右 时 植株 即 大量 死 亡 。 这 进一步 证 实 了 弱 光 使 植株 细弱 ,从 而 降低 了 杭州 石 莽 芝 与 其 它 种 的 竞 争 能 力 。 从 而 在 机 理 上 解释 了 杭州 石 工 芝 不 能 在 林 下 生存 的 原因 。 3. 40% 光 照 为 生物 量 和 生殖 诸 性 状 的 拐点 ,说 明 在 此 光 强 以 上 杭州 石 莽 芝 可 以 正常 生 长 和 繁殖 。 在 杭州 石 莽 芝 自然 分 布 的 三 种 生境 中 , 林 缘 生境 的 光 强 为 全 光照 的 32% 一 64% ， 大 部 分 在 40% 以 上 ,这 与 林 缘 生境 中 杭州 石 荐 芝 能 够 完成 正常 生活 史 的 事实 吻合 。 总 之 ,杭州 石 工艺 喜 强 光 而 不 耐 荫蔽 ,无 法 在 林 下 正常 生长 ,完成 生殖 ,致使 其 分 布 生 境 仅 限于 树木 无 法 生长 的 开 冰 石 壁 中 呈 岛 状 分 布 的 土壤 上 ,或 阳光 充足 的 林 缘 路 旁 。 分 布 区 域 分 散 ,四 周 又 被 林地 包围 、 分割 ,十 分 不 利于 种 群 的 扩展 ,这 可 能 是 其 种 群 数量 很 少 , 物 种 濒危 的 原因 之 一 。 参考 文 献 沈 允 钢 .1994. 试 谈 生命 科学 的 前 没 . 见 中 国 国 家 自然 科学 基金 委员 会 生命 科学 部 .中 国 科 学 院 上 海 文献 情报 中 心 编 .我 国生 命 科 学 的 前 沿 问题 .上 海 : 上 海 科 学 技术 出 版 社 ,6-9 常 杰 等 .1995 .濒危 植物 杭州 石 工艺 的 种 群 动态 和 生存 分 析 . 见 钱 迎 倩 、 杜 仁 德 (主编 )、 生 物 多 样 性 研究 进展 .北京 :中国 科学 技术 出 版 社 ,208 - 214 Fitter, A. H. 1984. Environmental physiology of plant . Academic Press Laubchenco,J. et al. 1991. The sustainable biosphere initiative: An ecological research agenda. Ecology. (72)2:371 — 412 Mooney ,H. A. et al. 1987. Plant physiological ecology today. BioScience . (37)1: 18-20 EFFECTS OF LIGHT INTENSITY ON MOSLA HANGCHOWENSIS Ge Ying , Chang Jie, Lu Dagen , Yue Chunlei , Liu Ke (College of Life Science, Hangzhou University, Hangzhou 310012) The size and the biomass of the trophic organs, the biomass of the spike, the spikelet and seed of Mosla hangchowensis were all growing greater with the increases of light intensity, and the biomass of every organ had exponential relation with light intensity. It bloomed 15 days earlier in full sunlight than in shade, and the flower number was larger in full sunlight. The reproduction allocation(RA)had positive relation not only to light intensity, but also to the biomass, which indi- cates that a strong trophic growth at the early stage was the basis of a higher reproductive capaci- ty. Both growth and development were the best in full sunlight,and became increasingly worse as the light intensity became weaker. The necessary light intensity for its normal reproduction was above 40% full light, which was equivalent to the light condition at the forest edge habitat of the natural population, and its reproductive capacity was rather weak when the light intensity was be- low 40% light. That was one of the reasons why M . hangchowensis could not complete its life his- tory under forest. Key words: Mosla hangchowensis , Light, Trophic growth, Reproduction = RSS :濒危 植物 银 杉 的 种 子 吸水 过 程 与 萌发 特征 + oy Da fe 48 WD SR AZ AY FR ak ED ASE 李 庆 梅 ! 谢 宗 强 (1 中 国 林 业 科 学 研究 院 林 业 研 究 所 ,北京 ”100091) (2 中 国 科学 院 植物 研究 所 ,北京 100093) 摘要 ” 银 杉 种 子 的 吸水 过 程 有 3 个 明显 的 阶段 ,0 一 1h 是 急剧 吸水 阶段 ,1 一 9 h 吸水 基本 停 滞 ,9h 到 14d 吸 水 量 又 呈 递 增 趋势 。 在 同样 贮藏 条 件 下 ,播种 环境 对 发 芽 率 影响 很 大 ,质地 芯 松 .透气 性 强 的 土壤 有 利于 种 子 萌发 ;播种 环境 相同 时 ,贮藏 条 件 对 种 子 发 芽 率 起 决定 作用 ， 以 湿 沙 贮藏 最 好 ,种 子 发 芽 率 可 达 70% , 干 藏 最 差 , 发 芽 率 仅 4% 。 在 其 他 条 件 相 同时 ,低温 层 积 可 促进 银 杉 种 子 发 芽 。 关键 词 ”濒危 植物 RY HF 吸水 过 程 萌发 银 杉 作 为 我 国 特产 的 松柏 类 单 种 属 植物 , 因 其 起 源 古 老 、 学术 价值 重要 而 被 冠 以 “植物 中 的 大 熊猫 2 和 ”植物 活化 石 " 之 美称 。 其 资源 量 十 分 有 限 ,被 认为 处 于 濒危 状态 ,受到 我 国学 者 和 各 级 主管 部 门 的 高 度 重视 ,并 被 列 人 《中 国 植物 红皮书 》( 傅 立国 ,1972)。 同 时 它 也 引起 国外 学 者 的 关注 ,被 收入 《世界 稀有 植物 》(Belousova 和 Denisova,1992) 。 特 别 是 近年 来 , 随 着 国际 社会 对 生物 多 样 性 保护 工作 的 普遍 重视 ,濒危 物种 的 保护 生物 学 成 为 研究 热点 。 本 文 即 是 国 家 目 然 科 学 基金 重大 项 目 “中国 主要 濒危 植物 保护 生物 学 "中 的 子 课题 “濒危 植物 银 杉 的 种 群 结构 和 动态 模型 的 一 部 分 ,目的 在 于 通过 对 银 杉 种 子 的 吸水 过 程 和 萌发 特征 的 研究 ,阐述 银 杉 种 子 在 不 同 条 件 下 对 种 群 繁殖 壮大 的 贡献 和 影响 。 需 要 说 明 的 是 ,由 于 现 有 银 杉 母 树 资源 很 少 ,加 之 母树 的 种 子 产量 很 低 ,使 银 杉 种 子 变 得 异常 珍贵 ,也 使 供 试 种 子 的 数量 受到 限制 。 1 材料 和 方法 试验 种 子 于 10 月 上 名 采 自 湖南 省 资 兴 市 八 面 山 林 区 BF , 球 果 全 部 裂 开 时 取出 种 子 , 除 杂 。 银 杉 种 子 的 吸水 试验 设 2 个 重复 ;每 个 重复 25 粒 种 子 , 称 干 重 后 , 置 于 充分 吸水 的 滤纸 上 在 室温 条 件 下 进行 ,在 吸水 初期 ,1 3\ 35.7、9 h 11.2.3,7.14 d 时 称 鲜 重 , 然 后 计算 平均 每 粒 种 子 各 时 间 的 重量 ,并 与 时 间作 曲线 (图 1)。 分 不 同 的 贮藏 条 件 分 别 在 苗 转 地 、 原 始 林地 和 清除 枯 枝 落叶 并 松 土 的 土壤 上 播种 ( 表 1)， 观测 发 芽 粒 数 ,计算 发 芽 率 。 将 银 杉 种 子 分 低温 层 积 1 个 月 后 播种 和 荫 干 后 直接 播种 2 种 处 理 , 设 2 个 重复 ,在 康 维 伦 发 芽 箱 内 进行 发 芽 试 验 ( 表 2) ,统计 发 芽 率 。 2 结果 和 讨论 2.1 银 杉 种 子 的 吸水 过 程 成 熟 的 干燥 种 子 含水 量 很 低 ,原生 质 呈 凝 胶 状 态 , 生 理 活 动 极为 微弱 ,因此 种 子 的 萌发 是 从 吸水 开始 的 ( 傅 家 瑞 ,1985; Bewley 和 Black,1982)。 为 了 了 解 银 杉 种 子 的 吸水 过 程 ,布置 了 种 子 吸 水 试验 (图 1)。 可 以 看 出 , 银 杉 种 子 吸水 过 程 有 3 个 明显 的 阶段 :0 一 1 h 为 第 一 阶 * 国家 自然 科学 基金 资助 项 目 & OSs 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 段 ,是 急剧 吸水 的 过 程 ,吸水 是 由 吸 胀 作用 引起 ,种 子 休 眠 与 否 ` 有 活力 与 否 均 能 进行 吸水 ;1 一 9 h 为 第 二 阶段 ,此 时 非 休眠 种 水 分 吸 胀 完成 后 ,一 些 代谢 活动 开始 进行 ,吸水 基本 停滞 ;9 h 之 后 到 14 d ,为 第 三 阶段 ,吸水 量 又 急剧 增加 。 一 般 认 为 ,种 子 吸 胀 过 程 中 ,细胞 含水 量 增加 ， 大 部 分 以 自由 水 状态 存在 于 胶体 微粒 的 周围 及 细胞 间隙 中 ,促使 酶 的 活动 加 强 ,将 不 浴 性 的 高 分 子 营养 物质 转化 为 可 溶性 的 简单 物质 , 胚 部 细胞 的 新 陈 代谢 旺盛 〈 叶 常 丰 ,1994)。 种 子 种 类 不 同 , 吸 胀 阶段 的 时 间 差 异 悬 殊 。 有 些 种 子 在 很 短 的 时 间 内 就 能 吸收 到 发 芽 所 需 水 分 ,例如 欧洲 赤松 种 子 在 48 h 内 就 能 吸收 到 所 需 水 分 ,而 紫 杉 属 的 种 子 需要 18 d。 与 之 相 比 , 银 杉 种 子 吸 胀 时 间 居 中 。 银 杉 种 子 吸水 的 第 三 阶段 已 处 于 新 陈 代 谢 旺 盛 时 期 。 遗 憾 的 是 在 进一步 的 发 芽 试 验 中 ,代谢 活动 旺盛 的 胚 仅 有 23.1% 发 芽 , 整 个 供 试 种 子 的 最 终 发 葬 率 很 低 , 仅 为 6.1%. 种 子 重 (mg) 23 22 21 20 19 18 Ti 叶 间 Oh ih 3h Sh 7h Qh 1d 2d 3d. 7d 14d 图 1 银 杉 种 子 吸水 过 程 2.2 银 杉 种 子 的 萌发 从 表 1 可 以 看 出 ,就 地 播种 试验 中 ,在 同样 贮藏 条 件 下 ,播种 环境 对 发 芽 率 影响 很 大 :自然 状况 下 的 发 芽 率 最 低 , 仅 为 21% ;清理 枯 落 物 、 松 土 后 的 林地 ,种 子 发 芽 率 增 至 46% ,为 自然 状 况 下 的 2 倍 多 ; 苗 围 地 的 集约 管理 ,使 种 子 的 发 芽 率 明显 提高 。 种 子 在 贮藏 期 间 进 行 微弱 的 呼 吸 作 用 ,只 需 少 量 氧 气 ,在 发 芽 时 ,呼吸 作用 特别 旺盛 , 且 酶 的 活动 . 某 些 生化 过 程 的 进行 、 激 素 的 合成 和 变化 等 也 需 氧气 。 种 子 在 缺 所 或 无 氧 条 件 下 萌发 时 ,胚乳 贮藏 物质 的 转化 受阻 ,使 胚 陷于 饥 狐 状态 , 胚 根 的 生长 受到 强烈 抑制 ,种 子 的 物质 转化 效率 显著 降低 ,并 产生 大 量 的 有 害 中 间 产 物 ,使 种 子 的 生活 力 受 到 严重 损伤 ( 叶 常 丰 ,1994; Khan,1977)。 这 三 种 处 理 中 ,土壤 养分 含量 并 未 发 生根 本 性 变化 ,但 土壤 的 物理 性 能 发 生 了 变化 : 松 土 后 的 林地 和 苗 转 地 的 土壤 都 变 得 疏松 ,透气 性 增强 ,改善 了 氧气 供应 条 件 ,也 减少 了 因 产 生 霉 变 而 降低 发 芽 率 (A 李 庆 梅 等 :濒危 植物 银 杉 的 种 子 吸 水 过 程 与 萌发 特征 + oo 和 谢 宗 强 ,1995) 的 可 能 ,从 而 有 利于 银 杉 种 子 的 萌发 。 播种 环境 同 为 苗 转 地 ,贮藏 条 件 不 同时 ,种 子 发 芽 率 差异 更 突出 : 湿 沙 贮藏 最 高 ,为 70% ; 润 沙 贮藏 降 至 38% ; 干 藏 仅 为 4% 。 一 般 认 为 ,湿度 较 高 的 条 件 下 ,促进 种 子 的 呼吸 作用 ,累积 大 量 有 毒物 质 ,在 有 氧 呼吸 进行 比较 旺盛 时 ,产生 大 量 呼吸 热 而 对 种 子 产 生 不 良 影响 , 以致 影 响 种 子 的 生活 力 。 但 对 某 些 乔木 树种 的 种 子 ,需要 高 含水 量 才 能 正常 生存 , 当 胚 部 含水 量 降 低 到 一 定 限 度 时 ,很 容易 引起 种 子 生 活力 的 丧失 。 死 亡 原因 可 能 是 由 于 成 熟 种 子 的 含水 量 较 高 ， 失 水 招致 原生 质 和 细胞 膜 的 损伤 ,以致 代谢 章 受 破坏 〈 叶 常 丰 ,1994)。 看 来 银 杉 种 子 含水 量 的 变化 对 其 生活 力 影响 很 大 ,应 该 以 湿 沙 贮藏 为 好 。 Kl 银 杉 种 子 就 地 播种 效果 (主要 珍稀 濒危 树种 繁殖 技术 编辑 委员 会 1992) 处 理 播种 数 ( 粒 ) ” 发芽 数 ( 粒 ) ”发芽 率 (% ) 贮藏 条 件 清除 枯 梳 落叶 , 松 土 585 270 46 湿 沙 贮藏 2 个 月 维持 林地 原状 200 42 21 湿 沙 贮藏 2 个 月 苗 围 地 50 35 70 级 沙 贮藏 2 个 月 苗 围 地 50 19 38 润 沙 贮藏 2 个 月 a th 50 2 4 ET RMITA 将 荫 干 的 银 杉 种 子 在 实验 室内 按 不 同 的 处 理 进 行 播种 ( 表 2) ,结果 表明 ,在 其 它 条 件 相 同 时 ,低温 层 积 可 促进 发 芽 。 一 般 认 为 ,低温 层 积 促 进发 芽 的 机 理 是 :种 子 因 未 完成 后 熟 而 处 于 休眠 状态 ,此 时 种 胚 从 形态 上 看 已 经 成 熟 ,但 还 没有 发 生 一 系列 的 复杂 的 生物 化 学 变化 ,激素 的 水 平 还 不 足以 导致 种 子 萌发 ( 叶 常 丰 ,1994; Khan,1977) ,低温 层 积 促进 这 些 生化 反应 。 表 2 ， 银 杉 种 子 室内 发 芽 试 验 处 理 条 件 播种 数 ( 粒 ) 发 芽 数 ( 粒 ) 发 芽 率 (%) 低温 (5 忆 ) 层 积 1 个 月 后 播种 13 CT ,光照 24 4 16.7 : 25 4 16 种 子 荫 干 后 直接 播种 13 T , 6K 24 1 4.2 25 2 8 银 杉 种 子 的 这 种 休眠 作用 是 其 长 期 适应 环境 形成 的 一 种 生态 对 策 : 银 杉 种 子 在 10 月 份 成 - 熟 ,在 冬季 分 布 区 的 气温 经 常 低 于 OC ,如 果 没 有 休眠 期 ,萌发 后 遇 此 不 良 环 境 终 将 致死 ,因此 银 杉 种 子 的 休眠 首先 在 时 间 上 避 开 了 不 良 环境 ;此 外 ,由 于 种 子 休 眼 深度 不 同 , 解 除 休 眠 的 时 间 不 一 致 ,呈现 不 整齐 的 萌发 (Bewley 和 Black,1982)。 这 种 萌发 时 间 的 不 同步 性 减少 了 竞 争 , 有 利于 萌发 植株 的 生存 。 参考 文 献 傅 家 瑞 .1985. 种 子 生理 . 北 京 : 科 学 出 版 社 传 立 国 〈 主 编 ).1992. 中 国 植物 红皮书 (第 一 册 ) .北京 :科学 出 版 社 叶 常 丰 , 戴 心 维 . 1994. 种 子 学 .北京 :中国 农业 出 版 社 朱 日 光 , 谢 宗 强 .1995. 银 杉 育 苗 技术 研究 初 报 . 见 李 玉 铭 (主编 ). 中 国 自然 保护 区 建设 与 展 学 术 研 讨 会 论文 集 . 北 京 :中 国 林 业 出 版 社 ,I2 - 17 主要 珍稀 濒危 树种 繁殖 技术 编辑 委员 会 .1992. 主要 珍稀 濒危 树种 繁殖 技术 .北京 : 中 国 林业 出 版 社 Belousova,L.S. & L.V.Denisova.1992. Rare plants of the zuorld .A.A.Balkema Publishers, Brookfield Bewley ,J.D. & M. Black. 1982. Physiology and biochemistry of seed . Springer-Verlag, Berlin - 04 = 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 Khan ,A.A.1977. The physiology and biochemistry of seed dormancy and germination. Amsterdam: North-Holland Publishing Company THE WATER ABSORPTION AND GERMINATION OF SEEDS OF THE ENDANGERED PLANT CATHAYA ARGYROPHYLLA Li Qingmei' , Xie Zongqiang* ('The Research Institute of Forestry, Chinese Academy of Forestry Sciences, Beijing 100091) (7Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093) The water absorption of seeds of C. argyrophylla clearly showed three stages: the rapid ab- sorption stage in 0 — 1 hour, the stagnant stage in 1 — 9 hours and the fast re-4bsorption stage. Un- der the same storage condition, seeding environments greatly affected the germination. The soil with loosen texture and good ventilation could promote the germination of seeds of this species. Under the same sowing site, the storage condition determined the seed germination rate of the plant. The germination rate of seeds stored in humid sand reached 70 % . However it was only 4% under the dry storage condition. When other conditions were the same, cold storage could acceler- ate the germination of the seeds of C.argyrophylla . Key words: Endangered plant, Cathaya argyrophylla ,Seed, Water absorption, Germination 能 四 清 等 :八大 公 山 珍稀 濒危 树种 的 种 间 联 结 及 其 适 地 保护 混交 树种 选择 的 研究 O95 八大 公 山 珍稀 濒危 树种 的 种 间 联 结 及 其 迁 地 保护 混交 树种 选择 的 研究 能 四 清 ARR 朱林 峰 能 芳 李 迪 友 (中 南 林 学 院 ,湖南 株洲 ”412006) 摘要 ” 末 文 根据 2X2 联 列 表 , 应 用 方差 分 析 X?2 Rit SBE, Ochiai 指数 \.Dice 指数 和 Jaccard 指数 等 系列 技术 ,测定 了 八大 公 山 14 个 优势 种 群 间 的 联结 性 ,并 以 半 短 阵 、 全 短 阵 和 星座 图 等 形式 表达 测定 结果 。 在 此 基础 上 以 珍稀 濒危 种 为 主要 树种 , 按 测定 结果 选择 出 混交 树种 ,为 迁 地 保护 中 的 混交 林 营 造 提供 了 部 分 理论 依据 。 关键 词 ”珍稀 濒危 种 种 间 联 结 混交 树种 八大 公 山 国家 级 自然 保护 区 位 于 武陵 山脉 东 端 ,湖南 省 西北 部 ,地 理 位置 居 北纬 29°39" 18”~29°49'48" ,东经 109"41'50 “一 110?$ 350 。 保 护 区 分 为 三 大 块 , 总 面积 2.32 万 hm’, Kd i 积 1.8 万 hm2。 全 区 属 中 亚热带 北 缘 季 风气 候 , 多 年 平均 降水 量 2247.3 mm, 随 年 月 海拔 有 较 大 变化 ,为 湖南 四 个 多 十 中心 区 之 一 , 亦 为 澧 水 的 源头 。 组 成 本 区 山体 岩层 主要 为 早 古生代 沉积 变质 岩 。 土 壤 主要 类 型 为 山地 黄 棕 壤 和 山地 黄 壤 及 少量 紫色 石灰 土 。 保 护 区 内 的 崇 山 峻 岭 覆盖 着 茂密 的 原始 次 生 林 ,种 类 繁多 ,并 保存 有 不 少 的 珍稀 濒危 种 ,为 一 优良 的 种 质 资源 基 ARE (RAK S 1988). 该 保护 区 的 植被 历史 上 曾 多 次 遭 到 破坏 ,但 自 保 护 区 建立 以 来 ,就 地 保护 工作 开展 得 较 好 ,并 开辟 了 一 个 面积 甚大 的 珍稀 凑 危 植物 引种 园 。 近 年 来 ,由 于 旅游 滥 采 中 草药 和 野生 花 卉 资源 、 盗 做 \ 不 合理 的 采伐 、 种 植 药 材 以 及 森林 群落 的 同期 发 生 演 替 (能 利 民 等 ,1991) 等 原 A ,使 得 保护 区 的 保护 工作 远 不 能 满足 持续 发 展 的 需要 。 植物 迁 地 保护 工作 包括 :保护 对 象 的 确认 , 迁 地 保护 地 的 选择 ,物种 的 引入 (繁殖 造林) ， 科学 的 经 营 管理 和 最 终 的 开发 利用 。 本 文 就 造林 阶段 中 的 混交 树种 选择 问题 作 些 探讨 。 群 落 中 出 现 的 物种 与 其 所 处 的 地 理 环境 有 关 , 却 非 完全 的 决定 条 件 (能 利 民 等 ,1991)。 各 物种 间 有 多 种 关系 存在 ,或 直接 或 间接 、 或 互利 或 竞争 或 纯粹 是 一 种 它 感 作用 。 通 过 研究 不 同 种 之 间 在 空间 上 的 联结 程度 对 研究 种 间 关 系 \ 了 解 群落 动态 、 揭 示 生 态 系 统 功能 、 指 导 生产 的 实践 都 有 重大 意义 。 这 方面 的 工作 国外 开展 得 较 早 、 较 深入 ( Goodall, 1973; Greig-Smith, 1983; Hubalek, 1982; Moore 等 ,1986) ,我 国 也 有 人 在 种 间 联 结 关系 方面 作 了 些 探讨 ( 杜 道 林 等 ， 1995; 王 伯 苏 等 ,1982; HAH 1982; 王 伯 苏 等 ,1985) ,但 通过 种 间 联 结 测定 来 指导 混交 树种 选择 为 迁 地 保护 服务 则 近 于 空白 。 以 珍稀 濒危 树 处 为 主要 树种 ,以 种 间 联 结 关系 选择 混交 树 种 ,人 工 建造 混交 林 , 对 目的 树种 的 保护 、 对 森林 景观 抗 逆 性 等 均 有 理论 和 实践 上 的 意义 。 * 国家 “* 八 五 "科技 攻关 课题 “我 国 亚 热带 森林 生态 系统 生物 多 样 性 保护 技术 研究 "的 部 分 内 容 * 八大 公 山 自然 保护 区 管理 处 + OG. 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 1 研究 对 象 为 进行 种 间 联 结 关系 测定 ,通过 如 下 两 种 途径 选 出 了 八大 公 山 多 脉 青冈 、 亮 叶 水 青冈 林 中 的 14 个 优势 种 群 。 从 分 布 的 格局 、 需 要 保护 的 程度 ` 测 试 的 可 行 性 以 及 不 失 代 表 性 出 发 , 选 出 了 五 种 珍稀 濒危 种 作为 目的 树种 。 从 基于 群落 调查 基础 上 的 各 种 重要 性 出 发 ,适当 兼顾 种 群 大 小 , 选 出 了 九 种 乡土 树种 作为 混交 树种 的 待 选择 种 。 总 计 14 FH: HH ( Davidia involucra- ta) ; 7k 树 ( Tetracentron sinense ) ’ 香 果 树 ( Emmenopterys henryi ) ’ A 三 全 树 ( Pterostyrax psilophylla ) , 银 竟 树 (Tapiscia sinensis), 2 kk #¥™) (Cyclobalanopsis multinervis ) , 亮 叶 水 青冈 ( Fagus lucida ) ,西南 山茶 (Carzellza pitardii) , 尖 叶 山茶 (Carzellza cuspidata ) , & 1K VG FRE (Dendrobenthamia capitata ) ,长 柄 绣球 (Hydrangea longipes) ,灯台 树 (Cornus centroversa ) , Sh ( Tilia oliveri) , FE ( Betula insignis ) 。 HERA 6 个 省 36 个 县 自然 分 布 〈 严 章 ,1987) ,八大 公 山 自然 保护 区 的 瑞 桐 群落 分 布 在 天 平山 丙 桐 湾 、 三 百 扎 和 斗 莲 山 纸 沙坪 ,以 开 桐 湾 分 布 最 为 集中 ,有 瑞 桐 树 6966 棵 ,其 中 一 棵 “ 瑞 桐 王 " 树 高 25: m, 胸 径 1.04 m, 树 龄 300 多 年 〈 谢 凤 阳 ,1990)。 琪 桐 种 子 有 后 熟 习性 , 通 ” 常 需 1 一 3 年 才 始 发 芽 〈 林 英 ,1983)。 由 于 鼠 害 〈 杨 一 川 等 ,1989) AL RMF ERK, 枯 枝 落叶 层 偏 厚 等 ,在 调查 的 60 块 样 方 中 未 发 现 幼苗 , 幼 树 少 且 多 为 从 根 颈 部 发 出 的 萌 条 ,所 以 ,对 瑞 桐 实施 迁 地 保护 的 物质 和 部 分 技术 基础 。 水 青 树 在 八大 山 的 分 布 与 开 桐 近似 ,但 不 成 片 , 且 多 为 成 .过 熟 林 木 ,天 然 更 新 不 良 。 香 果树 呈 零 星 分 布 , 林 下 少见 幼苗 、 幼 树 。 银 竟 树 的 自然 分 布 范围 较 广 , 北 可 至 河南 伏 牛 山南 坡 的 宝 天 曼 自 然 保 护 区 〈 王 玉 景 ,1987; 张 家 有 盎 ， 1989) ,在 八大 公 山 呈 块 状 分 布 。 由 于 银 更 树 为 一 喜光 树种 ,在 郁 闭 度 较 高 的 多 脉 青冈 、 亮 叶 水 青冈 林 中 更 新 不 良 。 已 有 人 对 银 更 树 的 人 工 造林 作 过 研究 ,发 现 为 速生 树种 ,其 平均 净 生 长 量 高 于 湖南 会 同 、 朱 亭 及 江苏 南部 的 人 工 杉 木林 。 白 辛 树 在 八大 公 出 分 布 较 广 ,多 生 于 沟谷 ,不 连续 ,未 见 幼苗 , 幼 树 也 甚 少 。 表 1 15 块 标准 地 概况 标准 地 号 地 点 海拔 (m) ke eee 坡 位 腐 质 层 厚 土 层 厚度 + yey 群落 名 称 BE (cm) (cm) 1(7) 天 平山 庙 湾 1570 S ao) eas 23 68 Wt FEM KAA SAKATA AK 2(8) KF wWURMBA 1605 全 25 we 6 38 Ly Sth SS Ae HAE 西南 山茶 ”多 脉 青冈 林 3(15) 天 平山 庙 湾 1480 NSW 30 中 18 82 山地 黄 棕 培 多 脉 青冈 林 4 (18) 天 平山 车 坝 1460 EN 35 1 中 21 83 山地 黄 棕 术 Sti 香 槐 林 5 (20) 天 平山 庙 湾 1620 N 28 中 8 59 Ly Shs Bet ak Hh 多 脉 青冈 林 6 (22) 天 平山 后 坪 1510 E 28 ”中 16 64 山地 黄 棕 术 西南 山茶 ”多 脉 青冈 林 7 (25) 天 平山 后 坪 1460 E 29 下 24 71 山地 黄 棕 模 红 枝 柴 林 8 (27) 3} 3 1) — iff 7k 1600 S B59 5 is 7 29 山地 黄 棕 术 SB HB Ak 9 (28) RF thy HE Hl 1500 E 26 中 11 41 Ly Ste, BE AE HE 西南 山茶 BE Hal BK 10 (29) KF iy HE Hel 1510 W10S 40 中 13 65 Ly Sb BE Aas HE Ot Hal HK 11 (41) K¥ WHAM 1450 ES 25 中 15 60 紫色 石灰 土 绢 手 笛 李 ”多 脉 青冈 林 12 (44) 斗篷 山 纸 沙坪 1500 S 20 oe 15 65 ULy St Bt tat HE yi “ 白 辛 树林 13 (53) R¥ wee 1480 SW 38 下 11 33 ULy Ho BAe HE 灯台 树林 14 (60) 天 平山 团 坪 沟 ”1430 S as 下 15 52 山地 黄 棕 檬 “多 脉 青冈 “ 亮 叶 水 青冈 林 15 (63) 天 平山 大 项 坪 1620 E | a 13 36 Uys REN A 四川 杜 鹏 林 注 : 标 准 地 号 栏 下 括号 中 的 数字 代表 该 标准 地 在 总 共 66 块 标准 地 中 的 系统 编号 能 四 清 等 :八大 公 山 珍稀 濒危 树种 的 种 间 联 结 及 其 适 地 保护 混交 树种 选择 的 研究 ”97 ， 一 2 研究 方法 2.1 取样 选取 有 代表 性 的 森林 地 段 设置 面积 为 800 m( 最 小 面积 ) 的 标准 地 15 块 ( 表 1)。 将 每 块 标准 地 一 分 为 四 ,每 部 分 为 200 mr’ 的 样 方 , 共 60 块 。 对 每 一 样 方 进 行 各 项 测 树 因 子 及 其 它 情 况 调查 ,起 测 径 阶 3 cm。 在 每 一 样 方 内 随机 设置 Imx1l m 小 样 方 2 个 ,进行 草本 植物 / 层 间 杆 物 及 幼苗 和 胸径 3 cm 以 下 的 幼 树 调查 〈 杜 道 林 等 ,1995; 王 伯 苏 等 ,1982; BAH, 1982; 王 伯 苏 等 ,1985)。 标 准 地 、 样 方 .小 样 方 的 所 有 调查 情况 记录 在 13 个 调查 表格 中 。 2.2 测试 物种 间 联 结 性 或 称 种 间 联 结 是 指 不 同 种 在 空间 分 布 的 相互 关联 性 〈 杜 道 林 等 ,1995; 王 伯 苏 等 ,1985; Greig-Smith,1983 ) 。 2.2.1 关联 的 测度 种 间 产 联 的 测度 公式 有 十 多 个 ( 阳 含 趴 等 ,1983; 林 鹏 ,1986; 王 伯 苏 ,1987; 朱 忠 保 ， 1991) ,本 文选 用 如 下 3 个 在 0 与 1 之 间 取 值 的 无 中 心 指数 。 Ochiai 指数 O1=a/(atb)'7(atc)” (1) Dice 指数 D1=2a/(2a+bt+c) (2) Jaccaed HRM J1=a/(atbt+c) (3) 在 2x2 联 列表 中 ,ea 为 两 种 物种 出 现 的 样 方 数 ;2 ,c 分 别 为 仅 有 种 2 或 1 出 现 的 样 方 数 ; d 为 两 种 均 未 出 现 的 样 方 数 ; N 为 样 方 总 数 , 且 N=a+p+c+dqd( 后 同 )。 2.2.2 成 对 物种 间 的 联结 性 检验 - X? 检验 X2 统计 量 常用 于 确定 实测 值 与 概率 基础 上 的 预期 值 之 间 偏 差 的 显著 程度 。 向 用 的 有 如 下 四 个 公式 ( 阳 含 如 等 ,1983; 杜 道 林 等 ,1995; Dice ,1985; Goodall ,1973 ) : X*= D[obs( SE ill (A) - exp( 预 期 值 ) ] /exp (4) X?=[l|ab-be| -N/2}*[(at+b)(c+b)(at+c)(b+d)] (5) X*=(ab-be*N/[(atb)(c+d)(at+c)(b+d)] (6) X*=(ab-bc-0.5N)*N1(at+b)(ct+d)(at+c)(b+d)] (7) 用 (4) 计 算 较 繁琐 ,上 且 常 有 偏 ,(6)(7) 两 式 为 简化 计算 。 本 文采 作 Yates 连续 校正 公式 即 (5) 式 。 若 X2 >3.841, 则 表示 种 对 间 联 结 性 显著 ; 若 X 2? >6.635 ,表示 种 对 间 联 结 性 极 显 著 。 2.2.3 关联 种 类 的 判别 关联 有 正 关联 和 负 关 联 之 分 ,对 (5) 式 , 若 a > (ae +0)(a+c)/ZN , 则 为 正 关 联 ; 反 之 为 KK (EAH FS ,1985) ( Greig-Smith ,1983)。 所 有 计算 结果 列 于 表 2。 为 求 计算 结 果 的 直 MAK ,绘制 了 全 矩阵 图 、 半 矩阵 图 和 星座 图 , 见 图 1. 2、3。 表 2 ”八大 公 山 多 脉 青 冈 、 亮 叶 水 青冈 林 14 个 优势 树种 种 间 联 结 指数 和 X2 - 检验 统计 量 物种 对 联结 性 x? 联结 指数 Ochiai Dice Jaccard ie cur 18.047 0.674 ~ 0.667 0.500 ie: = 0.074 0.096 0.095 0.050 1-4 + 5.724 0.516 0.500 0.28 > = 0.341 0.174 0.174 0.095 jis te 5.242 0.541 0.453 0.293 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 ( 续 表 ) 物种 对 联结 性 x? 联结 指数 Ochiai Dice Jaccard 7 + 4.767 0.535 0.444 0.286 Ls + Miskito 0.544 Opss5 0.364 Lo 十 2.930 0.452 0.438 0.280 1—10 + 5.104 0.527 0.476 0.313 Lt + 2.679 0.488 0.426 0.270 12 + 1.226 0.446 0.391 0.243 ls = 2.406 0.114 0.111 0.059 t—14 = 3.883 0.072 0.071 0.037 1S a 0.120 0.222 05222 0.125 Dew) 二 7.650 0.570 0.556 0.385 2 一 5 = 0.019 0.169 0.167 0.091 276 + 1.968 0.507 0.444 0.286 PG) + 1.665 0.501 0.436 0.279 2-5 + 0.043 0.321 0.308 0.182 as) + 4.565 0.537 0.500 0.333 2-10 + 6.090 0.567 0.522 0.353 PJ) tL + 3.981 0.528 0.489 0.324 2-12 5 0.750 0.378 0.375 0.231 2 = 0.052 0.154 0.154 0.091 214 = 0.263 0.089 0.087 0.045 3-4 + 0.017 0.237 0.231 0.130 a5 = 0.098 0.175 0.121 0.095 56 + 3.923 0.488 0.409 0.257 57 ri 0.656 0.391 0.333 0.200 Spore! = 0.029 0.169 0.167 0.091 3-9 + 6.461 0.528 0.462 0.300 3-10 + 3.871 0.478 0.421 0.267 ji | = 1.939 0.122 0.108 0.057 a= 12 15 0.913 0.338 0.333 0.200 S13 = 0.019 0.169 0. 167 0.091 3-14 = 0.089 0.095 0.095 0.050 Ay ec 0.139 0.298 0.296 0.174 4-6 + 5.495 0.579 0.519 0.350 4-7 + 4.537 0.559 0.510 0.342 4-8 = 3.445 0.110 0.108 0.157 能 四 清 等 :八大 公 山 珍稀 濒危 树种 的 种 间 联 结 及 其 适 地 保护 混交 树种 选择 的 研究 4 一 14 联结 指数 Dice Jaccard 0.444 0.286 0.435 0.385 0.517 0.400 0.333 0.200 0.148 0.080 0.017 0.077 0.400 0.250 0.335 0.200 0.261 0.150 0.421 0.267 0.333 0.200 0.093 0.049 0.333 0.200 0.154 0.083 0.077 0.040 0.870 0.769 0.308 0.182 0.706 0.545 0.658 0.490 0.563 0.392 0.455 0.294 0.074 0.038 0.111 0.059 0.392 0.244 0.526 0.357 0.385 0.238 0.267 0.154 0.377 0.233 0.091 0.048 0.089 0.047 0.140 0.075 0.108 0.057 0.286 0.167 0.158 0.086 0.118 0.063 ( 续 表 ) a * 900: 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 ( 续 表 ) 物种 对 联结 性 x? 联结 指数 Ochiai Dice Jaccard 8-14 = 0.029 0.112 Ue ig 0.059 9-10 所 9.375 0.680 0.679 0.514 9 一 型 = 6.820 0.200 0.200 O aan hee Li) + 1.076 0.462 0.462 0.300 9-13 > 0.055 0.253 0.229 0.129 9-14 af 0.571 0.413 0.400 0.250 all ote 0.224 0.592 0.483 0.318 10-12 ot: 4.375 UE S27 0.526 OLSS7 10—13 小 0.900 0.404 0.400 0.250 10 一 14 = 0.011 0.280 0.278 0.161 he + 4.704 0.600 0.600 0.429 ibs Neat Ug = 0.059 0.340 0.333 0.200 11-14 = 0.206 0.258 0.250 0.143 i213 ae 0.735 0.354 0.333 0.200 12-14 = 0.011 0.280 0.278 0.161 12-14 = 0.079 0.175 0.174 0.095 5 ise oe: ey fies as 9 10 11 12 13 14 mee it tet 0. O1< PO. 05 而 P 委 0.0] 0. 01< PO. 05 Al 八大 公 山 多 脉 青冈 亮 叶 水 青冈 林 14 个 优势 种 群 间 联结 X? 测定 全 矩阵 图 3 结论 与 讨论 He fi] SS 7k Fe PY 西南 山茶 相 随 出 现 表 现 出 极 显著 的 正 关联 ,与 白 辛 树 、 多 脉 青冈 、 亮 叶 水 青 冈 和 头 状 四 照 花 的 正 关联 亦 达到 显著 水 平 。 水 青 树 除 与 开 桐 、 白 辛 树 的 正 关联 达到 极 显著 水 平 外 , 尚 与 尖 叶 山茶 、 头 状 四 照 花 `. 长 柄 绣球 有 显著 的 正 关 联 。 香 果树 与 多 脉 青冈 . 尖 叶 山茶 、 头 状 四 照 花 常 相 伴 而 生 。 白 辛 树 可 供 选 择 的 混交 种 为 :长 柄 锈 球 \ 水 青 树 、 瑞 桐 、 多 脉 青冈 、 亮 叶 水 青冈 。 银 更 树 与 多 脉 青冈 、 尖 叶山 茶 有 显著 水 平 的 正 关 联 。 将 之 归 对 为 表 3。 能 四 清 等 :八大 公 山 珍稀 濒危 树种 的 种 间 联 结 及 其 适 地 保护 混交 树种 选择 的 研究 ”“ 101 ， 表 3 五 种 珍稀 头 危 种 混交 树种 选择 目的 树种 混交 树种 选择 顺序 1 2 3 4 5 6 Ht Hl 水 青 树 西南 山茶 白 辛 树 多 脉 青冈 头 状 四 照 花 EM KAA 水 青 树 Hil 白 辛 树 头 状 四 照 花 尖 叶 山茶 KARA ER ERM 尖 叶 山茶 多 脉 青冈 头 状 四 照 花 白 辛 树 长 柄 绣球 水 青 树 Yt hl Zk A 亮 叶 水 青冈 $b iS 多 脉 青冈 尖 叶 山茶 ) 一 一 P<0. 01 =O Os -.P<20;-05 二 P 委 0.01 0 二 005 0. 200. 70 NS a RAG BINA WA 12° 3. 4 Fes Ss Ohh AT AF aS 图 3 八 太 公 山 多 脉 青冈 亮 叶 水 青冈 林 14 个 优势 种 群 间 联 结 基于 O1 值 的 半 和 矩阵 图 上 表 中 ,混交 树种 选择 顺序 由 混交 树种 与 目的 树种 相互 关联 的 显著 性 程度 排 定 ， 由 于 几 种 被 选 定 的 目的 树种 之 间 有 显著 的 正 相 联结 关系 ,出现 了 互 为 目的 树种 的 情况 .应 该 把 这 理解 为 理想 的 混交 模式 之 一 根据 2 x 2 联 列表 ,应 用 X2 统计 量度 量 及 三 个 联结 指数 所 反映 的 是 目前 群落 中 种 间 联 丝 情况 ,这 与 群落 所 处 的 演 蔡 阶 段 有 关 ,为 求 结论 的 完备 有 必要 进行 定位 研究 。 在 具体 的 生产 实 = G2: 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 践 中 ,由 于 各 树种 的 分 布 范 围 不 一 致 ,所 以 在 实施 的 过 程 中 应 作 具 体 分 析 。 在 亚热带 森林 群落 中 进行 种 间 联 结 关 系 研 究 , 样 方面 积 一 般 为 100 m’ (AE TMS, 1995; 王 伯 苏 等 ,1982; EMA 1985) ,但 八大 公 山 地 处 中 亚热带 北 缘 ,研究 对 象 地 处 海拔 1400 m 以 上 ,逻辑 上 应 加 大 样 方面 积 。 另 外 ,由 于 所 选 的 五 种 珍稀 濒危 种 种 群 偏 小 ,分 布 不 均匀 ,只 有 通过 加 样 方面 积 才 有 可 能 对 种 间 联 结 关 系 进行 测定 ,这 也 是 通过 标准 地 确定 较 大 范围 的 边界 再 将 标准 地 一 分 为 四 的 理由 。 种 间 联 结 关 系 测 定 结果 多 为 正 联结 ,产生 的 原因 可 能 有 两 种 : 样 方面 积 偏 大 《〈 王 伯 苏 ， 1987; 朱 忠 保 ,1991) ;所 研究 的 群落 结构 趋 于 稳定 。 八 大 公 山 多 脉 青冈 、 亮 叶 水 青冈 林 是 山地 植被 垂直 地 带 性 或 基质 性 的 顶 极 群落 ,本 次 测试 客观 地 反映 了 这 一 项 极 群落 中 的 种 间 联 结 关 ZIN O O1.D1 Al J1 值 实质 上 是 等 效 的 ,它们 都 不 受 d 值 影响 ,不 会 出 现 如 联结 系数 \ 点 相关 系数 那样 受 d 值 影响 大 而 造成 偏差 ( 杜 道 林 等 ,1995; 王 伯 苏 等 ,1985; Greig-Smith, 1983; Hubalek ,1982 ) 。 种 间 联 结 关系 反映 的 是 种 间 相 互 作 用 的 结果 ,其 内 在 机 制 是 值得 研究 的 。 参考 文 献 陈 灵芝 .1993. 生 物 多 样 性 保护 现状 及 其 研究 .植物 杂志 .5: 7 杜 道 林 , 刘 玉 成 等 .1995. 结 云 山 亚热带 覆 树 林 优 势 种 群 间 联 结 性 研究 .植物 生态 学 报 .19 (2): 149 - 157 国家 环境 保护 局 生 然 保护 司 保护 区 与 物种 管理 处 .1991. 珍 稀 濒 危 植物 保护 与 研究 .北京 :中国 环境 科学 出 版 社 ,74- 83 薪 有 绪 , 刘 世 荣 .1993. 关 于 区 域 生 物 多 样 性 保护 研究 的 若干 问题 . 自然 资源 学 报 .8 (4): 289-298 蒋 有 绪 .1982. 川 西亚 同 山 森 林 植 被 的 区 系 、 种 间 关 联 和 群落 排序 的 生态 分 析 . 植 物 生 态 学 与 地 植物 学 丛刊 .6 (4): 281-301 林 鹏 编著 .1986. 植 物 群 落 学 .上 海 :上 海 科学 技术 出 版 社 ,31- 33 林 英 .1983. 世 界 著名 观赏 树种 - 瑞 桐 .生物 学 通讯 .1: 1-4 马 信 祥 , 许 再 富 等 .1993. 滇 南 热带 植物 物种 多 样 性 的 迁 地 保护 .植物 资源 与 环境 .2 (4): 289-298 世界 资源 研究 所 (WRI) 等 中 科 院 生 物 多 样 性 委员 会 译 .1993 .全 球 生 物 多 样 性 策略 .北京 :中 国标 准 出 版 社 ,95- 96 泉 朝 枢 等 编著 .1988. 自 然 保 护 区 工作 手册 .北京 :中国 林 业 出 版 社 ,14- 16,19- 20,109 - 115 FAD , 彭 少 麟 .1985. 南 亚热带 绿叶 林 种 间 联 结 测定 技术 研究 .1. 种 间 联 结 测试 的 探讨 与 修正 .植物 生态 学 与 地 植物 学 从 刊 .9 (4): 274 一 285 王 伯 其 , 张 志 权 等 .1982. 南 亚热带 常 绿 阔 叶 林 取样 技术 研究 .植物 生态 学 与 地 植物 学 丛刊 .6 (1): 51-60 王 伯 苏 编 .1987. 植 物 群落 学 .北京 :高 等 教育 出 版 社 ,50- 54 邬 建国 .1990. 自 然 保 护 区 学 说 与 麦克 阿 瑟 一 威尔逊 理论 .生态 学 报 .10 (2): 187-191 谢 凤 阳 著 .1990. 中 华 古 树 大 观 . 长 沙 : 潮 南 科 学 技术 出 版 社 ,234 - 236 驴 利 民 , 钟 章 成 .1991. 四 川 绍 云 山 森 林 群 落 的 同期 发 生 演 蔡 及 其 模型 预测 .生态 学 报 .11 (1): 149 - 157 BA A FE , 卢 泽 轧 著 .1983. 植 物 生态 学 的 数量 分 类 方法 .北京 :科学 出 版 社 ,34- 37 杨 一 川 , 李 体验 .1989. 四 川 峨 眉山 开 桐 群落 的 初步 研究 .植物 生态 学 与 地 植物 学 丛刊 .13 (3) : 270 - 276 中 国 科学 院 生物 多 样 性 委员 会 .1992. 生 物 多 样 性 译 丛 .北京 :中 国 科 学 技术 出 版 社 ,64 -69 中 科 院 植物 研究 所 珍稀 濒危 植物 研究 组 郑州 试验 站 .1989. 珍 稀 濒 危 植 物 中 的 速生 树种 .植物 杂志 .2:12 朱 靖 .1990. 中 国 的 自然 保护 .生态 学 报 .10 (1): 54-60 朱 忠 保 编著 .1991. 森林 生态 学 .北京 :中 国 林业 出 版 社 ,159 - 162 Goodall,D. 双 .1973.Sample similarity and species correlation in ordination and classfication of communities (R. 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Blackwell Scientific Publications, 462 — 465 A STUDY ON THE INTERSPECIFIC ASSOCIATION AND SELECTION OF THE TREES IN THE MIXED STAND FOR THE EX SITU CONSERVATION OF FIVE RARE AND ENDANGERED SPECIES IN THE BADAGONGSHAN MOUNTAIN Xiong Siging , Zhu Zhongbao , Zhu Linfeng , Xiong Fang , Li Diyou (Central-South Forestry University, Zhuzhou, Hunan 412006) Based on a 2 X 2 contingency table, several techniques, including variance analysis, x? 一 test, Ochiai index, Dice index and Jaccard index, were used to determine the interspecific associa- tion of the 14 dominant species in the Badagongshan Mountain, Hunan Province. The results were expressed using the semi~— matrix, the complete matrix and the constellation figure. Accord- ing to the results, the tree species, which will be planted in the mixed stand, in which the rare and endangered species will be the dominant species, can be determined. Using this method, we have provided some theoretical bases for the mixed stand, which was established for the ex situ conservation of the five rare and endangered species in the Badagongshan Mountain. Key words: Rare and endangered species, Interspecific association, Tree species in mixed stand » 104 °s 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 三 峡 特 有 植物 和 荷 时 铁 线 蕨 ( Adiantum reniforme var. sinense ) 生境 特征 的 初步 研究 “wR! REA RIB BHA! BAH (1 中 国 科 学 院 武 汉 植 物 研 究 所 ,武汉 430074) (2 湖北 省 医药 工业 研究 所 ,武汉 430062) 摘要 ”通过 野外 调查 和 实验 分 析 来 研究 三 峡 特 有 的 濒危 植物 荷 叶 铁 线 蕨 的 生物 和 非 生物 环 境 , 结 果 表 明 :该 种 适宜 于 中 亚热带 气候 条 件 , 喜 直射 光线 不 强 而 漫 散 射 光 线 充 足 的 生境 ,对 低 温 限制 可 能 较 敏 感 ;常见 于 空气 和 土壤 的 湿度 较 高 而 排水 良好 的 陡峭 生境 ;土壤 呈 酸 性 ,主要 养分 含量 较 高 ,盐分 淋 溶 强烈 ,土壤 剖面 上 有 一 定 程度 的 粘 粒 淀 积 和 富 铁 铝 化 现象 。 荷 叶 铁 线 蕨 常见 于 分 布 区 内 的 各 种 退化 植被 的 中 下 层 , 卷 柏 是 其 最 常见 的 伴生 植物 ; 荷 叶 铁 线 欺 的 竞争 力 不 强 ,往往 选择 适合 其 光 热 水 分 需求 并 因 地 貌 和 干扰 的 影响 而 相对 空白 的 生境 形成 优势 。 KRW 荷 叶 铁 线 蕨 ”生物 环境 非 生物 环境 1 前 言 被 列 为 我 国 首 批 重点 保护 (二 级 ) 的 珍稀 濒危 植物 荷 叶 铁 线 蕨 为 三 峡 库 区 所 特有 。 由 于 其 在 分 类 学 上 的 特殊 意义 和 地 域 分 布 上 十 分 狭窄 的 特征 ( 许 天 全 , 金 义 兴 ,1985; HR, 1993) ,于 1978 年 首次 发 现 即 备 受 重 视 , 更 因为 前 期 调查 发 现 荷 叶 铁 线 蕨 在 库 区 的 垂直 分 布 范 围 为 海拔 80 一 430 m, 并 主要 集中 在 海拔 350 m 以 下 ,三 峡 水 库 对 土地 的 淹没 及 由 此 引起 的 移 民 开 发 极 有 可 能 导致 这 一 珍稀 物种 的 灭绝 。 尤 其 是 近年 来 对 荷 叶 铁 线 蕨 的 广泛 关注 产生 了 意 想不到 的 副作用 ,一 些 不 法 商贩 为 了 牟取 暴 利 , 众 惠 无 知 群 众 对 这 一 地 带 的 荷 叶 铁 线 蕨 进行 盲 目的 掠夺 式 采 挖 ,导致 曾经 广泛 分 布 的 荷 叶 铁 线 基 种 群 大 大 缩小 ,在 一 些 易于 到 达 的 生境 上 已 难 见 其 踪迹 。 因 此 开展 有 效 的 迁 地 保护 对 于 挽救 这 一 濒危 物种 就 格外 重要 。 基 于 此 目的 ,我 们 于 1996 年 6 月 到 荷 叶 铁 线 蕨 的 原 产地 四 川 万 县 小 沱 进一步 调查 它 的 生存 状况 和 生境 特征 。 以 求 探讨 其 迁 地 和 就 地 保护 的 生态 依据 。 2 分 布 区 自然 地 理 环境 据 我 们 调查 和 有 关 报 道 ( 许 天 全 和 人 金 义 兴 ,1985) , 荷 叶 铁 线 蕨 自 西向 东 断 续 分 布 于 四 川 万 县 五 桥 区 至 石柱 县 西 沱 区 之 间 数 十 公里 沿江 地 段 ,两 岸 纵深 3 一 5 km, 约 东经 107"50“ 一 108” 21 ,北纬 30"20 一 30"51 。 这 一 地 区 在 地 狐 上 属于 川 东平 行 岭 谷 区 ,走向 东北 一 西南 ,为 江北 的 南华 山 与 江南 的 方 斗 山 之 间 的 深 丘 宽 谷 地 形 ,地 质 结 构 复 杂 , 基 岩 类 型 多 样 , 但 以 紫色 页 兰 和 石灰 岩 为 主 。 由 于 盆地 地 形 和 北面 大 巴山 脉 的 影响 , 荷 叶 铁 线 蕨 分 布 的 沿江 地 带 气候 属于 中 亚热带 湿润 季风 气候 类 型 。 年 均 温 18 CHA, 月 份 均 温 6~7Y ,7 月 份 均 温 28~29 C, 极端 低温 为 =3.7 习 ,极端 高 温 为 43 °C ,年 降水 量 1100 一 1200 mm, 相 对 湿度 75% 一 85% ,无 霜 期 300 d 左右 ,年 日 照 时 数 为 1400 一 1500 h ( 许 天 全 , 金 义 兴 ,1985)。 地 区 的 地 带 性 植被 当 为 中 亚热带 向 绿 益 叶 林 ,但 由 于 沿江 地 段 人 口 稠密 ,经 过 长 期 开发 , 除 大 面积 的 农田 和 茶叶 TH WERE : = WKF A HAW Tol RRL HG FE BY EE oe a 茶 、 柑 橘 等 人 工 经 济 林 外 ,天 然 次 生 植被 主要 是 马尾 松 和 落叶 栎 类 、 枫 香 等 的 混交 林 , 以 及 各 种 亚热带 灌 丛 和 灌 草 丛 ,频繁 的 人 为 干扰 使 植被 退化 十 分 严重 ,水土 流失 很 明显 。 3 调查 与 分 析 我 们 选择 荷 叶 铁 线 蕨 分 布 的 不 同 生境 ,采用 样 方法 调查 其 所 处 的 群落 类 型 结构 和 伴生 物 种 , 荷 叶 铁 线 蕨 的 生长 状况 ,以 及 群落 处 境 的 小 气候 ` 小 地 貌 . 基 岩 和 土壤 特征 ,从 生物 环境 和 非 生物 环境 两 方面 来 探讨 荷 叶 铁 线 蕨 的 生存 条 件 。 表 1 ， 荷 叶 铁 线 蕨 生境 土壤 的 化 学 性 质 化 学 性 质 AB BEB CE pH {fi 4.47-5.60 4.90-5.74 5.47-5.77 A PLR (% ) 5.78 — 13.20 4.30 - 12.35 4.14-8.08 速效 P(mg/100g) 2.07-3.20 1.66 -2.74 1.29-2.29 速效 K(mg/100g) 9.22-21.4 5.98-8.18 4.81-6.89 全 盐 (%) 0.003 -0.029 0.007-0.017 0.002 -0.007 CE (% ) 0.0009 — 0.0034 0.0006 - 0.0013 0.0005 — 0.0019 Mg** (% ) 0.0002 - 0.001 0.0001 — 0.0006 0.0001 - 0.0003 K*(%) 0.0017 - 0.0026 0.0005 — 0.0013 0.0004 — 0.0006 Na*(%) 0.0009 — 0.0028 0.0007 — 0.0021 0.0007 — 0.0009 AlL,O;( % ) 13.39 - 13.86 12.73 = 13.61 TI1.9T — 13,52 Fe,0; + FeO (% ) 3.944 - 5.32 4.88-5.19 4.784-4.91 CaO (% ) 0.200 - 0.563 0.238 - 0.532 0.291 -0.466 MgO (% ) 1.30-1.44 1.24-1.42 1.23 —1.26 TiO, ( % ) 0.77 - 0.787 0.734 - 0.762 0.700 - 0.755 - MnO (%) 0.077 - 0.138 0.074 -0.130 0.069-0.111 K,0 (%) 2.519 — 2277 1.937 — 2.47 2.217 — 2.463 Na,O ( % ) 1.512-2.118 1.447-2.115 1.404 - 2.008 P20s( % ) 0.223 - 0.224 0.153-0.211 0.155-0.211 3.1 非 生物 环境 3.1.1 气候 条 件 据 详 细 的 野外 调查 和 有 关 资 料 , 荷 叶 铁 线 蕨 在 其 分 布 区 内 仅见 于 海拔 430 m 以 下 地 段 ,而 海拔 300 m 以 上 即 零星 难 观 ,而 且 植株 较 低地 铸 小 得 多 ,生长 发 育 不 良 。 由 于 这 一 地 段 属 中 亚 热带 北 缘 地 区 ,所 以 海拔 高 度 引起 的 温度 条 件 变化 对 荷 叶 铁 线 蕨 可 能 是 个 敏感 因子 HES 夜 温差 和 冬季 低温 ;但 降水 的 变化 可 能 影响 不 大 ,因为 这 一 高 差 的 降水 效应 不 明显 ,而 且 小 地 形 和 植被 对 局 部 生境 的 水 分 条 件 影 响 更 大 。 3.1.2 AWK 选择 不 同类 型 的 生境 进行 调查 ,发 现 荷 叶 铁 线 蕨 较 多 出 现在 以 下 几 种 小 生境 : C1) 溪 沟 侧 坡 :尤其 是 溪 沟 拐弯 和 跌 水 处 ,空气 湿度 较 大 , 荷 叶 铁 线 蕨 往往 成 从 出 现 ; (2) 陡 坎 和 陡 岩 的 上 部 边缘 和 中 间 的 小 坎 :我 们 调查 地 点 多 为 薄 层 的 页 岩 和 灰 岩 , 荷 叶 铁 线 蕨 的 出 现 与 否 与 岩层 的 倾向 直接 相关 。 若 岩层 倾向 与 坡 向 一 致 , 则 土壤 水 形成 的 侧 流 在 坎 - 106 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 (2) 面 露头 ,即使 在 干旱 期 , 坎 面 也 较 潮 湿 。 荷 叶 铁 线 蕨 在 坎 ( 岩 ) 上 部 土 表 到 母 岩 间 的 垂直 剖面 上 往往 集中 成 带 , 生 长 茂盛 ,形成 绝对 优势 ,在 上 崖 面 中 间 的 小 坎 上 也 能 生长 。 而 反之 , 若 岩 层 倾 向 与 坡 向 相反 , 则 坎 〈 崖 ) 面 干 燥 , 荷 叶 铁 线 蕨 也 绝 无 踪 迹 。 (3) Pak PF EAA A REE ; (4) 较 湿 润 的 陡坡 地 的 地 被 草丛 中 , 荷 叶 铁 线 蕨 往往 零星 分 布 。 3.1.3 基 涯 与 土壤 据 我 们 的 调查 和 有 关 资 料 , 荷 叶 铁 线 蕨 分 布地 点 的 基 岩 有 紫色 砂 页 岩 和 碳酸 盐 岩 ;土壤 类 型 为 紫色 土 或 黄 、 红壤 。 在 每 个 样 方 中 随 机 两 点 分 A、.B、C 三 层 采 取 土 样 , 带 回 风干 后 在 中 国 科学 院 自然 资源 综 考 会 土壤 分 析 室 分 析 ,结果 见 表 1, 其 中 A\B、C 分 别 代 表 各 层 土 样 各 项 指 标的 数值 平均 。 | 分 析 结 果 表 明 :(1) 土壤 各 层 均 为 酸性 ,表层 酸化 更 甚 ;(2) 有 机 质 和 了 PK 的 速效 成 分 含 量 较 高 ,由 于 有 机 质 与 N 含量 间 的 正 相 关 , 所 以 土壤 主要 养分 的 水 平 较 高 ;(3) 总 盐分 和 各 代 换 性 金属 阳离子 的 含量 很 低 ;(4) 土壤 中 上 层 存 在 一 定 程 度 的 富 铁 铝 化 现象 ;(S) RH (CaO) 外 其 它 土壤 矿物 元 素 全 量 的 水 平 也 较 高 ;另外 , 土 样 的 质地 分 析 结 果 除 表土 层 为 沙壤土 外 ,中 下 层 均 为 粘土 。 结 合 荷 叶 铁 线 蕨 分 布 的 温暖 湿润 的 小 气候 和 陡峭 的 小 地 魏 可 以 看 出 , 荷 叶 铁 线 蕨 生长 的 土壤 经 历 着 较 强 烈 的 盐分 淋 溶 过 程 ,而 导致 低 盐分 和 酸性 ;风化 分 解 形成 粘 粒 和 残 积 的 氧化 铝 , 铁 在 土壤 剖面 不 同 部 位 已 有 一 定 程 度 的 淀 积 或 富 集 ; 土 壤 训 面 整体 呈 酸 性 , 且 CA 明显 低 于 其 它 矿物 元 素 含 量 表 明 土 壤 基 岩 至 少 可 能 不 是 石灰 岩 ,而 是 其 它 类 型 的 化 学 沉 积 岩 。 3.2 生物 环境 3.2.1 群落 类 型 与 结构 调查 和 有 关 报 道 表 明 ( 许 天 全 , 金 义 兴 ,1985) , 荷 叶 铁 线 蕨 在 其 分 布 区 范围 内 较 普 遍地 存 在 于 不 同 的 植物 群落 中 ,如 马尾 松 (Pimnzs massoniana ) \HAE (Quercus aliena) 朴 林 (〈 样 方 5 ) ， 短 柄 抱 栎 ( Quercus serrata var. previzpetiolata )、 黄 连 木 ( Pistacia chinensis ) 幼林 (FEAT 5) , 黄 #] ( Vitex negundo) ER AK AR ( Rhus chinensis) \#EA ( Loropetalum chinense ),.4 #& ( Coriaria sinica) \7£ "4K HR (Pyracantha angustifolia) .4 4&4 (Mallotus repandus ) ,/\\ #4 ( Broussone- tia papyrifera) 、 南 天竺 (Nandina domestica ). 44 + YH ( Ficus sarmentosa) (FF 4,10) SE HE IA, RW A # (Imperata cylindrica var. major) (fF 77 9). (Arthraxon hispidus ) (FEF 11).8F HH (Arundinella hirta) (477 2) M=*B KRG (Aster ageratoides )、 宽 叶 腹 水 # (Veronicastrum latifolium) 等 为 优势 的 草丛 ,但 荷 叶 铁 线 蕨 因 其 成 从 生长 的 习性 和 对 生境 的 特殊 要 求 ,也 常 形 成 小 片 单 优 群 落 ( 样 方 1.3) ,或 与 其 它 耐 荫 植 物 卷 柏 ( Selagimella sp.)、 乌 B(Onychium japonicum )、 海 金沙 (Lygodium japonica )、 凤 尾 蕨 (Pieris nervosa )、 地 枇杷 (Ficus tikoua) 等 均衡 共存 。 荷 叶 铁 线 蕨 所 处 的 群落 ,一 般 包 括 草本 层 \ 灌 木 层 ,有 时 有 乔木 层 或 散 生 的 乔木 ,但 多 为 幼 株 或 幼林 ,乔木 层 盖 度 一 般 小 于 50% ,灌木 层 高 30 一 60 cm, 盖 度 在 20% 一 40% ,草本 层 高 40 cm 以 下 , 盖 度 变化 较 大 。 但 当 乔 灌 、 草 盖 度 较 大 时 , 荷 叶 铁 线 蕨 往往 只 有 零星 分 布 。 荷 叶 铁 线 蕨 高 15 一 20 cm, 处 于 本 层 中 较 低 的 亚 层 ,夏秋 季节 在 群落 中 不 明显 ,而 由 于 其 常 绿 特性 , 故 在 冬 春季 节 构 成 草本 层 中 一 个 突出 的 层 片 。 | 沈 泽 昊 等 :三 峡 特 有 植物 荷 叶 铁 线 蕨 生境 特征 的 初步 研究 - 107 - 3.2.2 伴生 种 类 荷 叶 铁 线 蕨 较 多 地 存在 于 草丛 或 灌 草 丛 中 ,其 常见 的 伴生 种 也 以 草本 为 主 。 在 所 调查 的 10 48 (AF) 中 ,与 其 相伴 的 一 共有 53 科 87 属 的 98 种 植物 ,包括 草本 植物 37 种 ,灌木 24 种 ,乔木 13 HH, RRA 4 种 ,木质 蕨 本 10 种 , 蕨 类 10 种 。 其 中 种 类 较 多 的 科 有 菊 科 《〈9 属 11 ft), RAB (8 属 9 种 ), 豆 科 (SBSH), WE (4 属 4 种 ), 桑 科 3S) RA 3 属 3 种 ) AMARA (3 属 3 种 )。 另外 ,从 样 方 中 伴 生物 种 的 出 现 频 度 来 看 , 卷 柏 与 荷 叶 铁 线 蕨 几乎 是 形影不离 ,由 于 两 者 属 同 种 生活 型 ,在 群落 中 的 位 置 也 相似 ,看 来 是 对 适宜 后 者 的 生境 的 一 种 较 好 的 指示 植物 ,出 现 频 度 较 大 的 还 有 SE ,地 枇杷 , 黄 荆 , 宽 叶 腹水 草 ,蝴蝶 营 尾 (Jis japonica) , 野 古 草 , 盐 肤 木 , 野 菊花 (Dezadrazthemza indicum ), & & HE (Carex 1igulata ) , 芒 (Miscanthus sp.), GBS 科 一 种 。 3.2.3 伴生 物种 的 生态 属性 考察 与 荷 叶 铁 线 蕨 相伴 生物 种 的 生态 属性 ,尤其 是 它们 对 生境 的 选择 ,对 于 确认 荷 叶 铁 线 蕨 对 生境 条 件 的 需要 ,也 是 一 种 有 效 的 佐证 材料 。 我 们 根据 样 方 ( 带 ) 所 处 的 处 境 ,并 参照 《中 国 高 等 植物 图 鉴 》《 四 川 省 植物 志 》 和 《湖北 植物 志 》 的 资料 的 记录 ,统计 样 方 植物 的 适宜 生 境 〈 见 附 表 ) ,可 以 看 出 : (1) 样 方 中 出 现 的 13 种 乔木 绝 大 多 数 都 是 喜光 树种 ， HESPARAL RN RMTKE 人 种 ;(2) 28 种 灌木 中 广 布 者 4 种 ,适宜 于 光线 较 好 的 朴 林 灌 丛 草 坡 等 生境 的 14 种 , 较 耐 荫 者 7 REWA 4 种 ;(3) KARA 8 种 ,都 是 适宜 分 布 于 林 缘 灌 丛 草 坡 等 喜光 生境 的 ,而 4 种 草 质 蕨 本 则 都 适宜 于 林 下 沟 边 的 阴 湿 环 境 ;(4) 在 31 种 多 年 生 草 本 植物 中 ,适宜 于 林 下 沟 边 等 生境 的 耐 荫 喜 湿 者 12 种 ,分布 于 山坡 、 路 边 、 田 野 , 即 喜光 而 耐 干扰 者 喜光 11 种 ,是 典型 的 -对策 者 ; 广 布 者 4 种 , 林 下 耐 荫 种 4 种 ;而 6 种 一 年 生 草 本 植物 均 是 强 MRS ,适宜 于 干扰 频繁 , 光 \ 水 条 件 充 足 处 。(5) 除 荷 叶 铁 线 蕨 外 的 9 种 蕨 类 植物 都 是 喜 阴 湿 的 ,适宜 于 林 下 , 沟 边 或 石上 。 从 群落 的 垂直 结构 来 看 ,处 于 群落 上 层 的 木 本 植物 大 多 是 阳性 的 ,所 以 , 荷 叶 铁 线 蕨 分 布 的 生境 总 体 来 讲 是 开 敞 的 ,光线 充足 的 ,但 由 于 其 处 在 群落 下 层 , 故 所 受 光 线 直 射 并 不 多 ;群落 BE BY AR Be AS A) . 草 质 茧 本 和 蕨 类 以 及 部 分 灌木 则 多 为 耐 荫 喜 湿 种 类 ,表明 荷 叶 铁 线 蕨 常 见 的 生境 水 分 条 件 较 好 。 另 一 方面 ,这 类 生境 一 般 受 干扰 较 多 ,但 荷 叶 铁 线 蕨 因 其 植株 狠 小 ， 故 一 般 当 较 少 受到 直接 的 破坏 ,而 毋 宁 是 其 倾向 于 选择 这 类 干扰 后 形成 的 生境 条 件 。 3.2.4 FF lB] + 从 荷 叶 铁 线 蕨 分布 的 地 瑶 ,群落 生境 及 其 在 各 处 生长 的 状况 ,我 们 发 现 它 在 所 处 群落 中 的 竞争 能 力 不 强 ,并 往往 倾向 于 选择 由 于 地 形 、 干 扰 等 各 种 原因 形成 的 空白 生态 位 ,如 陡 坎 \ 石 上 、 和 较为 退化 的 植被 中 ,这 种 能 力也 与 其 孢子 繁殖 的 特性 相 吻 合 。 4 结语 通过 对 荷 叶 铁 线 蕨 分 布 的 生物 和 非 生物 环境 特征 的 调查 分 析 , 可 以 认为 : (1) 荷 叶 铁 线 蕨 的 生存 和 繁殖 适合 于 中 亚热带 温暖 湿润 的 气候 条 件 ,其 分 布局 限于 低 海 拔 地 段 大 面积 水 体 附近 表明 冬季 低温 可 能 是 限制 其 分 布 范围 的 一 个 敏感 因子 。 (2) 荷 叶 铁 线 蕨 特别 适宜 于 空气 和 土壤 比较 湿润 ,直射 光线 不 强 而 漫 散 射 光 线 较 充 足 的 生境 ;常见 于 沟 边 陡 坎 , 朴 林 灌 丛 内 石上 及 湿润 的 崖 边 士 面 上 ; US 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 (3) 荷 叶 铁 线 蕨 生境 土壤 为 酸性 ,主要 养分 含量 较 高 ,盐分 淋浴 强烈 ,剖面 上 有 一 定 程度 的 富 铁 `. 铝 和 粘 粒 淀 积 现象 。 土 壤 矿 物 元 素 含量 除 钙 外 多 较 高 ; (4) 铁 线 蕨 常见 于 其 分 布 区 内 各 种 退化 植被 尤其 是 灌 草 从 中 ;处 于 群落 草本 层 中 较 低 的 WE ,构成 这 类 灌 草 从 中 常 绿 茧 类 层 片 的 主要 成 分 ; (5) tat Ot RAR BRAS FFE HH EBL, RAR BL, BL, ed BL BL EL AK A BA ARARAED UR—-#HRA., KP SHEER LA ED , A — ce ESE 作用 。 荷 叶 铁 线 蕨 在 群落 中 的 竞争 力 不 强 ,同时 因 其 孢子 繁殖 的 属性 , 故 往往 在 适合 其 光 热 水 分 需要 但 因 地 形 、 王 扰 等 因子 而 相对 空白 的 生境 形成 优势 ,成 从 生长 。 参考 文 献 谢 宗 强 .1993. 珍 稀 濒 危 植 物 荷 叶 铁 线 茧 的 现状 与 保护 对 策 . 生 物 多 样 性 .1 (1) : 25-29 许 天 全 , 金 义 兴 .1985. 珍 稀 植物 荷 叶 铁 线 荐 的 分 布 与 生态 的 调查 .武汉 植物 研究 .3 (2) : 17-21 A PRELIMINARY STUDY ON THE HABITAT ATTRIBUTES OF ADIANTUM RENIFORME VAR. SINENSE ,AN ENDANGERED SPECIES OF THE THREE GORGE REGION Shen Zehao!, Wu Jinging', Zhao Zien', Hang Handong', Lu Xiaoxian? (7Wuhan Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430074) (*The Institute of Medicine Industry of Hubei Province, Wuhan 430062) A study is done to detect the biological and non-biological environmental factors of an endan- gered endemic plant species of the Three Gorge Region, Adiantum reniforme var. sinense , through field study and laboratory experiment. The results show that the species prefers the habi- tat with less direct sun ray but enough indirect sun light under central tropical climate, and may be sensitive to the limitation of low temperature. It often occurs at steep sites with high humidity in atmosphere and soil. The soil at the habitats is acidic, with high content of the chief nutrients; the salt leaching in soil profile is strong, the deposition of clay grain and richening of Fe and Al are ap- parent also. Adiantum reniforme var. sinense is often seen at the lower layer of the degraded veg- etation common in its distribution region, and Selaginella is the most common accompanying plant. Adiantum reniforme var. sinense is not strong in competition; it tends to choose the habi- tat with suitable situation of light, temperature and humidity and weak stress of competition . Key words: Adiantum reniforme var. sinense , Biological environment, Non-biological environ- ment 陆 树 刚 等 A BH fe HH RH RRP - 1 = 滇 东 南 的 珍稀 濒危 植物 及 其 自然 保护 研究 Hath! ERA hee H? (1 云南 大 学 生态 学 与 地 植物 学 研究 所 ,昆明 650091) (2 红河 哈尼 族 兽 族 自治 州 林 业 科学 研究 所 ,云南 个 旧 661400) 摘要 ”未 文 研究 汗 东 南 的 珍稀 濒危 植物 及 其 自然 保护 。 东 南部 是 中 国 或 云南 省 生物 多 样 性 中 总 之 一 。 有 87 种 国家 级 保护 的 珍稀 濒危 植物 出 现 于 该 地 区 。 本 文 在 研究 这 些 珍稀 濒危 植物 的 区 系 特 点 和 生态 地 理 分 布 特点 的 基础 上 ,讨论 这 些 珍稀 濒危 植物 的 自然 保护 问题 。 关键 词 RAH 珍稀 濒危 植物 自然 保护 1 自然 概况 东南 部 包括 云南 省 的 文山 壮族 苗族 自治 州 和 红河 哈尼 族 芋 族 自治 州 , 地 理 位 置 位 于 北纬 22°26’ ~24°44' ,东经 101°48’ ~106°12’ Z ial ,面积 65170 km” , 东 邻 广西 , 南 接 越南 北部 。 该 地 区 的 北部 属于 喀斯特 (岩溶 ) 地 瑶 ,南部 属于 中 山峡 谷地 瑶 ,最 低 处 海拔 76.4 m, 最 高 处 海拔 3070 m ,海拔 高 差 近 3000 m。 因 地 形 复杂 ,气候 分 异 也 较 大 ,河谷 低 海 拔 地 区 为 热带 气候 ,山地 多 为 南亚 热带 季风 气候 ,年 平均 降水 量 通常 在 1000 一 2000 mm 之 间 ,南部 少数 地 区 可 达 2000 mm 以 上 。 与 气候 相 适 应 ,该 地 区 的 土壤 有 砖 红壤 、 赤 红壤 、 红 壤 和 山地 黄 壤 等 。 表 1 滇 东 南 的 珍稀 濒危 植物 与 其 他 地 区 的 比较 地 区 面积 (km ) 种 数 占 全 国 百 分 比 (% ) 全 国 9600000 389 / 云南 380000 154 39.6 滇 东 南 65170 87 22.4 广西 230000 113 29.0 广东 海南 220000 91 23.4 四 川 560000 78 20.1 贵州 170000 65 16.7 该 地 区 由 于 生态 地 理 环境 复杂 ,植被 类 型 多 样 ,植物 种 类 丰富 。 该 地 区 的 主要 植被 类 型 有 湿润 雨林 山地 两 林 \ 石 灰 山 季 雨 林 \ 落 叶 季 雨 林 \ 季 风 常 绿 阔 叶 林 中山 湿性 常 绿 阔 叶 林 ,山地 音 玫 常 绿 阔 叶 林 和 山顶 苔 侮 铸 林 等 (吴征 镁 等 ,1987)。 该 地 区 的 植物 区 系 被 认为 是 中 国 植物 区 系 中 的 三 大 特有 现象 中 心 之 一 (应 俊生 、 张 志 松 ,1984) 和 云南 的 两 大 生物 多 样 性 中 心 之 一 《 李 锡 文 ,1994) ,甚至 被 认为 是 全 球 范 围 内 可 作为 生物 多 样 性 中 心 的 候选 地 区 之 一 〈 王 献 溥 ， 1992). * MacArthur — KIZ/CBC 中 国 西南 野生 动物 研究 青年 基金 资金 资助 项 目 . 70 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 Try 2 滇 东 南 的 珍稀 濒危 植物 2.1 种 类 在 国家 第 一 批 公布 的 389 种 国家 级 保护 珍稀 濒危 植物 种 类 中 (国家 环境 保护 局 中 国 科 学 院 植物 研究 所 ,1987) ,云南 有 154 种 MAMA 87 种 。 据 此 资料 统计 , 滇 东南 的 珍稀 濒危 植物 种 类 在 全 国 也 仅 次 于 广西 和 广东 ( 含 海南 ) ( 表 1)。 演 东南 的 面积 不 及 全 国 面积 的 1% ,而 演 东南 的 珍稀 濒危 植物 种 类 却 占 全 国 总 数 的 22.4% ,由 此 可 见 , 滇 东南 是 我 国 珍稀 濒危 植物 种 类 最 多 的 地 区 。 2.2 BARA A. 汗 东 南 的 珍稀 濒危 植物 ,根据 其 地 理 分 布 区 可 以 划分 为 4 种 分 布 区 类 型 ( 表 2)。 表 2 ， 滇 东 南 珍稀 濒危 植物 的 分 布 区 类 型 分 布 区 类 型 种 数 占 总 数 % 热带 亚洲 至 热带 大 洋 洲 分 布 2 253 热带 亚洲 分 布 40 46.0 东亚 分 布 2 2.3 中 国 特有 分 布 43 49.4 合计 87 100.0 演 东 南 的 珍稀 濒危 植物 其 地 理 成 分 以 中 国 特有 成 分 最 多 , 共 43 种 , 占 总 数 的 49.4% ,热带 亚洲 成 分 次 之 ,共有 40 种 , 占 总 数 的 46.0% ,其 他 两 类 成 分 都 极 少 , 仅 各 有 2 种 ,各 占 总 数 的 2.3% (#2). 在 43 种 中 国 特有 成 分 中 ,原始 莲座 蕨 Archangiopteris henryi、 毛 枝 五 针 松 Pinus wangii, 云南 金钱 械 Dipteronia dyeriana,HR=+ Panax zingiberensis. = HEMP Aesculus wangii . KRAZE Manglietia grandis. tA Manglietiastrum sinicum 、 香 籽 含 笑 Michelia hed yos per- ma 和 云南 拟 单 性 木兰 Para&zmzeria yunnanensis 等 为 滇 东南 (特别 是 其 南部 ) FEA BP; LT 铁 Cycas micholitzii .K' AH Manglietia megaphylla .4 42 Garcinia paucinervis \ A FT Fi 树 Carallia diplopetala ,# 5% Malania oleifera Fi t> MH MK Burretiodendron esquirolii 等 为 WAR RS EE PEE MY SET EA. TE 40 种 热带 亚洲 成 分 中 ,云南 穗花 杉 Amentotazus yunnanensis \ 北 越 龙 脑 香 TD carpus 7etuSsu5、 多 毛 坡 垒 Hopea mollissimza、 东 京 桐 Deutzianthus to7zRz72e7235125、 大 叶 龙 角 Tarak- togenos annamensis RKP Annamocarya sinensis WA EE Madhuca pasquieri .# ARF Man- glietia aromatica 、` 马 尾 树 Rhoiptelea chiliantha \AH Craigia yunnanensis Fi #7 Burretioden- dron hsienmu 等 为 演 东 南 ( 或 演 东 南 和 桂 西 北 ,少数 种 类 达 黔 西南 ) 至 越南 北部 的 特有 种 。 因此 ,在 滨 东 南 的 珍稀 濒危 植物 中 , 滇 东南 特有 种 或 滨 东 南 及 其 附近 地 区 (北部 湾 地 区 ) 特 有 种 极其 丰富 。 地 区 特有 成 分 丰富 ,证 明 演 东 南 的 珍稀 濒危 植物 地 域 性 明显 , 汗 东 南 是 我 国 珍 稀 濒危 植物 保护 的 关键 地 区 之 一 。 2.3 生态 地 理 分 布 特点 汗 东 南 的 珍稀 濒危 植物 ,有 25 种 出 现 于 500 m 以 下 的 海拔 范围 ,有 50 HH 1100 m 以 下 的 海拔 范围 ,而 出 现 于 2500 m 以 上 的 仅 有 8 种 ,种 类 出 现 最 多 的 垂直 带 是 1000~1500 m Hid FB 2°19 se A PR BK LL SD A a Ke A oS PE PA BY 577 06 以 上 ( 兄 图 1) 因此 , 低 海拔 分 布 是 滨 东 南 珍稀 濒危 植物 的 生态 地 理 特点 之 Bid WUE: AR A Bh BIE A REA RRP ae 种 数 55 45 35 25 15 : 海拔 (m) 200 600 1000 1400 1800 2200 2600 图 1 滇 东南 珍稀 濒危 植物 的 垂直 分 布 汗 东 南 的 珍稀 濒危 植物 ,90% 以 上 的 种 类 为 木 本 植物 ,80% 以 上 的 种 类 存在 于 森林 群 落 之 中 ,甚至 有 许多 种 类 是 当地 各 类 森林 群落 的 优势 种 或 建 群 种 ,如 湿润 雨林 中 的 北越 龙 脑 香 林 和 多 毛 坡 人 垒 林 ,山地 雨林 中 的 假 含笑 林 \ 演 木 花 生 林 和 大 叶 木 莲 林 。 季 雨林 中 的 昭 木 林 , 季 风 常 绿 阔 叶 林 中 的 鸡毛 松林 和 中 出 湿性 常 绿 阔 叶 林 中 的 红 花 木 莲 林 等 ,这些 群 落 中 的 优势 种 或 建 群 种 都 是 国家 保护 的 珍稀 濒危 植物 。 因 此 , 木 本 种 类 多 、 有 许多 种 类 作为 当地 和 森林 群落 的 优势 种 或 建 群 种 是 演 东 南 珍稀 濒 危 植 物 的 生态 地 理 特点 之 二 。 东南 部 的 珍稀 濒危 植物 , 既 有 望 天 树 Shorea wangtianshuea (Parashorea chinensis) 等 热 带 种 类 ,又 有 大 王 杜 鹏 Rhododendron rex 等 温带 植物 ; 既 有 董 棕 Caryota urens 等 喜光 植物 ,又 有 八角 莲 Dysosma versipellis | itt Ath D ; BEA RO Alsophila spinulosa 等 土生 植物 ,又 有 黑 48 H Dendrobium candidum 等 附 生 植物 ; 既 有 剑 叶 龙 血 树 Dracaena cochinchinensis | E+ tA 物 , 又 有 海 菜花 Ottelia acuminata 等 水 生 植 物 ; 既 有 人 金 丝 李 等 钙 质 土 植物 ,又 有 野 茶 树 Camellia sinensis var. assamica 等 酸性 土 植物 。 因 此 ,生态 类 型 多 样 是 汗 东 南 珍稀 濒危 植物 的 生态 地 理 特 点 之 三 。 综 上 所 述 , 演 东 南 的 珍稀 濒危 植物 具有 低 海 拔 分 布 \ 木 本 种 类 多 和 生态 类 型 多 样 等 生态 地 理 分 布 特点 。 3 滇 东 南 珍稀 濒危 植物 的 自然 保护 3.1 自然 保护 的 现状 演 东 南 是 个 多 山地 区 ,由 于 经 济 落后 等 原因 ,目前 ,2000 m 以 下 的 海拔 范围 已 普遍 遭 到 人 类 的 破坏 ,1500 m 以 下 海拔 范围 则 破坏 更 严重 。 自 然 保 护 区 也 不 例外 。 演 东南 目前 有 小 桥 沟 老 君 山大 围 山 、 分水岭 .黄连 山 \ 观音 山 和 阿 姆 山 7 个 省 级 自然 保护 区 ,此 外 ,还 有 薄 竹 山 和 西 隆 山 等 地 市 一 级 的 自然 保护 区 。 但 是 ,这 些 自然 保护 区 的 有 效 保护 范围 多 数 在 1500 m 以 上 或 甚至 在 2000 m 以 上 。 而 滇 东南 的 珍稀 濒危 植物 ,如 前 所 述 ,又 多 数 分 布 于 2000 m 以 下 ， Lv 112 生物 多 们 性 与 人 关 直 二 一 tt 特别 是 1500 m 以 下 。 因 此 , 滇 东 南 的 珍稀 濒危 植物 ,目前 至 少 仍 有 50% 的 种 类 因 生 境 遭 到 破 坏 而 得 不 到 有 效 保护 。 分 布 于 自然 保护 区 范围 内 的 种 类 也 并 非 已 得 到 有 效 的 保护 。 ERA 的 自然 保护 区 内 ,普遍 种 植 草 果 Amomum tsaoko 等 经 济 植物 , 极 大 地 影响 着 珍稀 濒危 植物 的 繁殖 更 新 。 经 济 价值 大 的 珍稀 濒危 物种 ,如 福建 柏 、 鸡 毛 松 、 云 南 拟 单 性 木兰 ( 黄 心 树 ), 假 含笑 (黑心 树 ) , 望 天 树 ( 小 叶 船 板 木 ) 和 北越 龙 脑 香 (大 叶 船 板 木 ) 等 , 因 木材 优良 而 被 当地 居民 传统 地 采 伐 利 用 ,如 黑 节 草 和 姜 状 三 七 等 也 因 其 人 药 而 被 过 度 采 收 。 这 些 物 种 ,即使 分 布 于 自然 保护 区 范围 内 也 得 不 到 有 效 保护 。 3.2 自然 保护 的 对 策 鉴于 滇 东南 的 珍稀 濒危 植物 具有 地 区 特有 成 分 丰富 , 低 海拔 分 布 \ 木 本 种 类 多 和 生态 类 型 多 样 等 特点 ,就 地 保护 是 滇 东 南 珍稀 濒危 植物 自然 保护 的 最 佳 途经 。 如 何 使 汗 东 南 的 珍 黎 濒 危 植 物 在 当地 得 到 有 效 保护 ,这 已 成 为 目前 亟待 解决 的 实际 问题 。 为 此 ,本文 提出 以 下 保护 对 策 。 (1) 对 于 经 济 价值 大 的 种 类 ,如 福建 柏 、 长 叶 竹 柏 、 鸡 毛 松 \ 北 越 龙 脑 香 ,多 毛 坡 人 又、 望 天 树 蝴蝶 果 云南 拟 单 性 木兰 、 假 含笑 、 红 椿 ,蒜头 果 , 滇 木 花 生 和 览 木 等 , 宜 进行 开发 性 保护 。 即 结合 滇 东南 的 荒山 绿化 或 滇 东南 的 扶贫 开发 ,种 植 珍稀 濒危 物种 的 经 济 林木 。 这 样 , 既 减 少 当地 居民 对 野生 资源 的 破坏 ,又 发 展 了 边疆 少数 民族 地 区 的 经 济 ,使 自然 资源 能 得 到 持续 利 用 。 (2) 对 于 经 济 价值 不 大 ,又 不 易 进行 迁 地 保护 的 物种 ,如 原始 观音 座 莲 、 秦 椤 、 隐 翼 、 四 数 木 、 滇 南 风 吹 楠 ` 云 南 肉 豆 寇 、 汗 桐 和 火 麻 树 等 , 宜 增设 部 分 自然 保护 区 (点 ) ,保护 天 然 生 境 RR 复 残存 种 群 。 (3) 对 于 既 有 经 济 价值 ,又 容易 进行 迁 地 栽培 的 种 类 ,如 叉 叶 苏铁 云南 苏铁 、. 姜 状 三 示 、 黑 节 草 \ 八角 莲 和 香水 月 季 等 , 宜 在 演 东 南 就 地 或 就 近 引 种 栽培 。 因 此 需要 建立 滇 东南 珍稀 濒 危 植物 引种 栽培 中 心 ,把 易 流 人 花卉 市 场 或 药材 市 场 而 遭 到 破坏 的 种 类 进行 引种 繁育 栽培 。 (4) 加 强 自 然 保 护 区 的 有 效 保护 ,完善 自然 保护 区 的 缓冲 带 建 设 ,在 自然 保护 区 的 核心 区 严禁 扩 种 章 果 ,在 章 果 地 里 严禁 拔 树苗 (特别 是 珍稀 濒危 物种 的 树苗 ) ,在 自然 保护 区 范围 内 严禁 采伐 或 采 挖 珍稀 濒危 植物 资源 以 及 在 各 地 交易 市 场 上 严禁 收购 各 种 野生 珍 称 濒 危 植物 等 。 致谢 :本 项 研究 在 野外 考察 过 程 中 得 到 西 叶 县 、 麻 采 坡 县 、 马 关 县 、 屏 边 县 河口 县 全 平 中 Be 春 县 和 元 阳 县 等 县 林业 局 或 自然 保护 区 管理 所 的 协助 ,得 到 红河 哈尼 族 状 族 自治 州 林 业 局 和 红河 哈尼 族 背 族 自治 州 林业 科学 研究 所 的 支持 。 初 稿 写成 后 ,承蒙 中 国 科学 院 昆 明 植物 研究 ee RVR FRE 宝 责 的 修改 意见 和 建议 在 此 ,一 并 致谢 。 S$ =X 南 云南 省 林业 调查 规划 院 .1989. 云 南 自然 保护 区 .北京 :中 国 林 业 出 版 社 王 献 清 .1992. 特 有 种 的 基本 概念 及 其 在 确定 生物 多 样 性 中 心 的 作用 .自然 资源 (4).68-73 李 锡 文 . 1994. 中 国 特有 中 子 植物 属 在 云南 的 两 大 生物 多 样 性 中 心 及 其 特征 .云南 植物 研究 16(3) .221 _ ?27 陆 树 刚 等 : 汗 东 南 的 珍稀 濒危 植物 及 其 自然 保护 研究 下 类 应 俊生 , 张 志 松 .1984. 中 国 植物 区 系 中 的 特有 现象 一 特有 属 的 研究 .植物 分 类 学 报 .22(4): 259-268 AER KER (主编 ).1987. 云 南 植被 .北京 :科学 出 版 社 吴征 货 .1991. 中 国 种 子 植物 属 的 分 布 区 类 型 .云南 植物 研究 .( 增 刊 玉 ): 1-139 国家 环境 保护 局 ,中国 科 学 院 植物 研究 所 .1987. 中 国 珍稀 濒危 植物 名 录 .北京 :科学 出 版 社 国家 环境 保护 局 自然 保护 司 保护 区 与 物种 管理 处 编 .1991 .珍稀 濒危 植物 保护 与 研究 .北京 :中国 环境 科学 出 版 社 徐 永 椿 主编 .1988 ,1990,1991. 云 南 树木 图 志 ( 上 .中 .下 ). 昆 明 : 云 南 科 技 出 版 社 传 立 国 ,1992. 中 国 植物 红皮书 (稀有 濒危 植物 ). 第 一 册 .北京 :科学 出 版 社 THE RARE AND ENDANGERED PLANTS AND THEIR CONSERVATION IN SOUTHEAST YUNNAN Lu Shugang', Wang Yushou* , Zhang Ronggui* C'Institute of Ecology and Geobotany, Yunnan University, Kunming, Yunnan 650091) (7Honghe Forestry Research Institute,Gejiu 661400) This paper deals with the rare and endangered plants and their conservation in southeast Yunnan, which is one of the biodiversity centres in China and in Yunnan Province. Eighty-seven species of rare and endangered plants under conservation at state level have been found in this re- gion. This paper, based on floristic and eco-geographical studies, discusses the conservation of these rare and endangered plants. Key words: Southeast Yunnan, Rare and endangered plants, Conservation “114: 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 SL 我 国 树 柳 科 植 物 的 多 样 性 及 其 保护 对 策 潘 伯 荣 (中 国 科学 院 新 疆 生 物 土 湾 沙漠 研究 所 ,乌鲁木齐 830011) 摘要 ” 杜 柳 科 是 一 个 古老 的 科 , 该 科 仅 3 个 属 ,全 球 共 约 120 种 ,主要 分 布 在 欧 、 亚 \ 非 三 洲 。 该 科 植 物 的 多 数 种 类 生 于 荒漠 和 半 荒 汉 地 区 ,其 中 许多 种 为 荒 汉 的 主要 建 群 植 物 。 AE Ap AY A 物 多 样 性 特点 较为 突出 ,表现 在 遗传 、 物 种、 生境 、 生 态 系统 、 景 观 等 许多 层次 上 。 现 孟 待 研究 的 问题 还 很 多 ,在 积极 开展 保护 和 合理 利用 该 植物 资源 的 过 程 中 ,应 从 就 地 保护 和 迁 地 保护 两 个 方面 考虑 对 策 。 就 地 保护 方面 ,应 考虑 深入 开展 调查 研究 积极 加 强 宣传 教育 、 建 立 自 然 保 护 区 努力 推 广 科研 成 果 , 就 地 建设 与 发 展 植被 。 迁 地 保护 方面 ,应 考虑 扩大 迁 地 保护 的 工作 范围 .深入 开展 迁 地 保护 的 研究 加 强 迁 地 保护 工作 的 分 工 与 合作 、 重 视 基 因 库 的 建设 ` 迁 地 保 护 与 就 地 保护 工作 的 紧密 结合 、 积 极 合理 的 利用 权 柳 科 植 物资 源 ,以 达到 树 柳 科 植 物 多 样 性 保 护 之 目的 。 Kil BMH 多 样 性 保护 对 策 就 地 保护 迁 地 保护 1 引言 荒漠 地 区 植被 稀 朴 ,植物 种 类 贫乏 ,但 该 地 区 的 许多 植物 却 是 在 这 里 生活 的 人 们 赖 以 生存 的 重要 自然 资源 之 一 。 FEHB: (Tamaricaceae) 的 多 数 种 类 主要 分 布 于 荒漠 和 半 荒 漠 地 区 的 盐 土 河谷 或 低 湿 沙 地 ,其 中 许多 种 又 属 荒漠 植被 中 的 主要 建 群 植物 。 树 柳 科 中 生物 量 最 大 的 树 柳 属 (Tazzaariz L.) 植物 ,不仅 在 维持 荒漠 生态 系统 、 防 风 固沙 中 发 挥 着 重要 作用 ,而且 它们 还 为 荒漠 地 区 长 期 生活 的 人 们 提供 了 薪炭 材 AM FAS 建筑 材料 小 型 农用 具 的 编制 材 和 改 土 肥料 。 此 外 ,寄生 在 一 些 桂 柳 植物 根部 的 管 花 肉 欢 鞭 〈Cistanche tubalosa ) 又 是 一 种 重要 的 药 用 植物 资 源 ,被 人 誉 为 “沙漠 人 参 "。 正 因为 桂 柳 属 植物 有 上 述 广泛 的 用 途 ,特别 是 在 缺 煤 的 地 区 ,利用 树 柳 作 为 薪炭 材 而 大 量 地 砍伐 对 野生 植物 资源 的 破坏 量 相 当 大 ,加 上 扩大 开荒 对 植被 的 破坏 ,在 60 年 代 至 80 年 代 的 20 多 年 中 , 仅 我 国 新 疆 塔 里 木 盆 地 每 年 平均 被 破坏 的 植被 面积 约 近 1.5 Fi hm? ,这 种 破坏 最 为 可 怕 的 是 将 会 造成 物种 的 损失 ,尤其 是 那些 特有 稀少 的 种 类 。 我 国 对 国 产 桂 柳 科 植 物 的 分 类 基本 是 在 80 年 代 才 基本 准确 确定 ,其 中 80 年 代 中 后 期 又 鉴定 发 表 了 5 个 新 的 特有 种 〈 张 鹏 云 等 ,1984; 1989), Ail, LARP PAAR CT. sachuensis) 和 塔 AED (T. taremensis) , 现 已 经 在 原 产地 找 不 到 野生 分 布 的 活 植物 。1992 年 ,在 巴西 里 约 热 内 卢 召 开 的 “世界 环境 与 发 展 大 会 上 ,100 多 个 国家 的 领导 人 签署 了 《生物 多 样 性 公约 》 近年 来 ,国内 外 的 专家 学 者 对 生物 多 样 性 保护 和 持续 利用 "的 研究 工作 越 来 越 予以 重视 。 尽 管 国 内 外 的 科技 工作 者 对 树 柳 科 植 物 的 研究 一 直 未 曾 中 断 ,我 国 在 恢复 与 发 展 桂 柳 灌木 林 的 工作 中 还 取得 了 显著 的 成 绩 , 并 东 获 了 联合 国 环境 规划 署 的 表彰 。 而 从 生物 多 样 性 保护 和 持 + 国家 自然 科学 基金 资助 项 目 HAAR : KE ONAL HY EE RRP * M05 续 利 用 的 角度 出 发 ,还 应 对 该 科 植 物 进行 积极 \ 深 入 的 研究 。 2 树 柳 科 植 物 的 多 样 性 特点 树 柳 科 是 一 个 古老 的 科 KEM 3 个 属 , 即 树 柳 属 , 红 砂 属 〈Reaxmzx7zia 工 . ) ,和 水 柏 枝 属 (Myricaria Desv. ) ,全 球 120 多 种 ,主要 分 布 在 欧 \、 亚 、 非 三 洲 , 大 洋 洲 、 美 洲 也 有 分 布 〈 北 美 洲 为 引种 后 自然 扩 繁 的 )。2 个 多 世纪 以 来 ,各 国 的 植物 分 类 研究 学 者 们 一 直 未 中 断 对 该 科 植 物 的 研究 ,并 发 表 和 出 版 了 大 批 论 文 和 著作 KAS 1988) 我 国 的 植物 分 类 学 者 已 于 80 年 代 未 基本 确定 了 该 科 植 物 在 我 国 的 分 类 地 位 ,正式 出 版 了 《中 国 植物 志 》 第 50 卷 第 二 分 册 (1990) , 和 《中 国 沙漠 植物 志 》 第 二 卷 (1987) 。 从 200 多 年 各 国 植物 学 工作 者 对 树 柳 科 植 物 的 研究 成 果 中 可 发 现 , 树 柳 科 虽然 是 一 个 小 科 ,但 该 科 植 物 的 多 样 性 特点 较为 突出 ,并 属于 一 个 需要 开展 跨国 界 重 点 研究 的 专科 植物 ,这 必须 引起 国内 外 植物 学 界 的 广泛 重视 。 2.1 杜 柳 科 植 物 的 遗传 多 样 性 特点 对 树 柳 科 植 物 遗 传 多 样 性 的 研究 工作 涉及 很 少 , 但 综合 分 析 该 科 植 物 的 遗传 特性 ,还 可 发 现 有 以 下 特点 : 2.1.1 生态 习性 的 多 样 性 树 柳 科 从 第 三 纪 产 生 后 ,在 系统 演化 的 过 程 中 , 既 经 历 了 气候 由 湿润 向 干旱 转变 的 环境 映 现 , 同 时 还 经 过 第 四 纪 冰 期 的 考验 。 从 植物 遗传 学 的 角度 分 析 ,该 科 3 个 属 分 别 为 不 同 的 生态 类 群 。 从 对 水 分 条 件 的 适应 性 来 看 ,水 柏 枝 属 属 湿 生 ` 湿 中 生 , 树 柳 属 属 中 生 、 旱 中 生 , 红 砂 属 属 早生 `\ 超 旱 生 。 从 对 盐分 条 件 的 适应 性 来 看 , 树 柳 属 为 典型 的 盐 生 植物 , 红 砂 属 中 多 种 植物 亦 属 此 类 ,即刻 盐 植物 ;而 水 柏 枝 属 的 植物 并 非 有 此 特点 。 从 对 土壤 基质 条 件 的 适应 性 来 看 ， 树 柳 属 为 典型 的 盐 土 或 碱土 植物 ,也 多 有 适 沙 埋 的 特性 , 尤 以 沙 生 树 柳 (T. taklamakanen- sis) ,刚毛 树 柳 ( 开 ， hispida) SEA H , MERE (CT. arceuthoides) 却 是 砾 生 的 种 类 ; 红 砂 属 中 的 多 数 种 则 为 砾 生 植物 ,而 红 砂 CR. songarica ) 不 仅 多 生 于 砾 质 戈壁 ,也 生 于 壤土 上 ， 同样 还 适宜 盐 土 或 碱土 上 生长 ;水 柏 枝 属 的 植物 大 都 生 于 河滩 河谷 及 湖 边 砂砾 地 上 。 就 耐 盐 特性 而 言 , 仅 国 产 树 柳 属 植物 的 耐 盐 碱 的 程度 也 有 很 大 差异 ( 刘 名 庭 ,1991; Xu，1993 ) , 其 KE (T. elongata) 是 最 耐 盐 的 种 。 树 柳 属 内 植物 的 耐 旱 性 也 存在 差异 (GUS, 1992). 2.1.2 花形 、 花 色 和 花期 的 多 样 性 树 柳 科 植 物 是 以 花 、 叶 形 为 分 类 依据 的 一 个 科 。 综 观 树 柳 科 植 物 花 的 特点 ,主要 是 以 两 性 花 、 集 成 总 状 花 序 为 主 。 花 昔 多 4 一 5 深 裂 RE 4 一 5 OR ,花色 多 粉红 色 或 紫红 色 ,但 该 科 植物 种 和 种 之 间 ,以 及 同 种 内 部 在 花形 、 花 色 、 花 期 上 还 存在 着 许多 差异 。 树 柳 科 中 也 有 单 性 花 , 树 柳 属 和 水 柏 枝 属 中 有 些 种 呈 圆 锥 状 花 序 , 而 红 砂 属 中 多 数 种 植物 的 花 单 生 , 桂 柳 科 植 物 花色 的 基调 为 粉红 色 ,但 也 有 白色 淡白 粉红 色 、 鲜 粉红 色 、 鲜 红色 玫瑰 红色 淡 紫 色 A 红色 等 不 同色 彩 。 在 同一 种 内 ,花色 差异 也 很 大 ,如 秀丽 水 柏 枝 (M. elegens) 的 花色 有 白色 、 粉红 色 、 紫 红色 多 种 ; 密 花 桂 柳 和 细 穗 树 柳 的 花色 变化 也 很 大 。 花 色 最 为 艳丽 的 应 属 刚毛 桂 柳 和 细 穗 树 柳 ,而 花序 最 具 观 赏 性 的 是 水 柏 枝 属 的 一 些 种 和 树 柳 属 的 长 穗 树 柳 和 细 穗 树 柳 等 。 树 柳 科 最 早 开 花 的 植物 在 3 APA ,最 晚 可 到 10 月 份 。 有 的 种 花期 长 达 5 一 6 个 月 ,如 多 ‘EBA 5 一 10 月 一 直 开 花 , 有 的 种 花期 不 到 一 个 月 ;多 数 种 一 年 内 开花 一 次 ,个 别 种 一 年 两 次 开花 。 ~ 216."* 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 2.1.3 繁衍 途径 的 多 样 性 桂 柳 科 植 物 大 多 以 自 花 授 粉 为 主 , 亦 可 异 花 授粉 ,因而 增加 了 基因 交流 。 树 柳 属 最 为 突 出 ,杂交 种 和 种 间 的 变异 突出 ,给 分 类 工作 也 带 来 麻烦 ,特别 是 多 枝 树 柳 、 细 穗 桂 柳 、 多 花 树 杨 等 花期 重 亚 交叉 形成 共生 群落 的 种 ,在 群落 中 常 出 种 下 新 的 遗传 类 型 。 树 柳 科 植 物 是 以 种 子 的 形式 繁衍 后 代 ,该 科 植 物种 子 非常 小 ,千粒重 仅 几 十 毫克 到 几 百 毫 克 ,] 克 种 子 多 到 5000 ~6000 粒 (小 粒 种 子 ) , 少 也 有 2000 一 3000 粒 (大 粒 种 子 )。 种 子 上 的 附属 物 有 利 种 子 传播 ,借助 不 同 季节 的 水 源 条 件 进行 自然 繁衍 ,但 种 子 的 生活 力 只 有 1 一 2 年 。 树 柳 科 中 也 有 极 少数 依靠 蔡 生 不 定 根 的 特性 增加 植株 的 萌 避 ,如 拥 入 水 柏 枝 (M prostrata ) 。 而 树 柳 属 的 多 数 种 则 可 利用 荃 枝 择 插 繁 殖 ,但 成 活 情况 各 异 。 经 过 我 们 近 几 年 的 试验 ,木质 化 程度 不 同 的 水 柏 枝 属 的 宽 苞 水 柏 枝 (M. bracteata) (KE ARH HB RIG KIA 80% 以 上 ,同样 用 下 花 水 柏 枝 进 行 试 验 也 获得 到 成 功 (能 高 明 等 ,1996)。 这 正 反映 了 树 柳 科 植物 遗 、 传 繁殖 能 力 的 多 样 性 特点 。 2.1.4 物种 的 变异 与 不 稳定 性 树 柳 科 植 物种 群 变异 很 大 ,自然 界 杂 交 种 普遍 存在 。 从 属 的 分 类 和 种 的 分 类 来 看 ,一 直 是 有 分 有 合 , 定 为 变种 的 植物 也 很 多 ,新 种 仍 在 发 现 。 国 产 桂 柳 科 的 三 个 属 中 , 树 柳 属 的 18 种 ， 其 中 4 个 新 种 ,1 个 变种 , 另 有 一 个 存疑 种 ; 红 砂 属 有 4 种 ,其 中 1 个 变种 ;水 柏 枝 属 有 11 种 ， 其 中 工 个 变种 , 另 有 1 个 存 括 种 ( 崔 大 方 ,1988; 中国 植物 志 ,1990) ,这 既 反应 了 该 科 植 物 基 因 变异 的 普遍 性 和 丰富 度 ,也 证 明了 该 科 植 物 遗 传 多 样 性 的 特点 。 2.2 杜 柳 科 植 物 的 物种 多 样 性 仅 3 个 属 的 树 柳 科 虽 是 小 科 , 又 都 是 木 本 植物 ,但 该 科 的 物种 数量 也 不 算 少 ,其 中 树 柳 属 就 有 90 种 。 从 物种 这 个 水 平 来 看 ,其 多 样 性 特点 有 以 下 几 个 方面 。 2.2.1 应 用 价值 的 多 样 性 本 文 开始 已 谈 到 了 该 科 桂 柳 属 植物 的 各 种 用 途 ,但 不 尽 全 面 。 就 我 国 树 柳 科 的 植物 而 言 ， 作 明 代 李 时 珍 的 《本 草 纲目 ) 开 始 ,到 现代 (中国 主 要 树种 造林 技术 兴 新 疆 主要 造林 树种 光 青 海 经 济 植物 志 兴 贺 兰 山 维 管 植物 兴 新 疆 药 用 植物 志 兴 新 疆 主要 饲 用 植物 志 兴 新 疆 沙 漠 化 与 风沙 灾害 治理 兴 新 疆 森 林 兴 中 国 沙 汉 植 物 志 兴 治 沙 造 林学 兴 中 国 饲 用 植物 志 光 中 国 植物 志 光 中 国 富 粉 源 植物 及 其 利用 }》 等 专著 中 分 别 对 树 柳 科 不 同 植物 种 的 广泛 用 途 及 其 利用 价值 都 作 过 介 绍 ,归纳 起 来 有 以 下 几 个 方面 : 2.2.1.1 HRH 桂 柳 属 的 植物 同 梭 梭 属 ( Haloxylon Bunge) , 沙 拐 惠 属 ( Calligonum L. ) 的 植物 都 是 优质 的 薪炭 材 ( 夏 训 诚 等 ,1991)。 早 在 70 年 代 末 ,美国 科学 院 薪 炭 林 小 组 确认 的 干旱 区 最 适宜 昔 造 的 薪 炎 材 树 种 中 就 有 树 柳 属 的 许多 种 类 ,其 中 有 无 叶 桂 柳 ( 工 . aphylla ) 等 。 2.2.1.2 WA EE A EY 8 OL SH AOS OHA A, BRL A AANA AS AK (He TAR AE 1994) ABLE A BE oh 8 EF YJ DL a AaB HE Be HH) — HE Fh, 20 Bb A AR) 2k HK HR SD 2.2.1.3 固沙 is 各 部 属 中 的 许多 种 类 作为 固沙 植物 在 40 ~50 年 代 已 被 前 苏联 较 广 泛 应 用 ,尤其 是 结合 2 人 这 盐 硕 的 特性 ,大 量 用 于 盐 碱 沙 地 的 固沙 造林 工作 中 (彼得 洛 夫 ,1960) ;我 国 从 70 年 代 开 潘 伯 荣 : HR Bl EE AL EE RRP MR «+ Bn > 始 大 量 的 用 于 固沙 造林 试验 ,到 80~90 年 代 已 取得 树 柳 植物 固沙 造林 应 用 的 大 批 成 果 。 在 国 外 , 树 柳 属 中 的 无 叶 树 柳 等 也 被 埃及 伊朗 也门, 以色列、 伊拉克 、 阿尔及利亚 等 许多 国家 列 为 优良 的 固沙 植物 。 2.2.1.4 水 土 保 持 树 柳 用 于 黄土 高 原 的 水 土 保 持 工 作 始 于 70 年 代 末 ,兰州 水 保 站 首选 甘 蒙 树 柳 为 水 土 保持 的 优良 树种 (金正 明 等 ,1983 ) ,现在 荒山 上 已 大 量 栽植 。 四 川 攀枝花 市 于 80 年 代 末 引入 树 柳 属 的 多 种 插 条 ,在 长 江 流域 的 水 土 保持 试验 中 应 用 ,大 多 数 种 成 活 和 生长 表现 不 错 。 2.2.1.5 治理 盐 碱 试验 证 明 , 重 盐碱地 上 发 展 桂 柳 林 , 可 使 土壤 含 盐 量 下 降 (从 造林 前 7.632% 下 降 为 0. 416% )。 新 疆 南 层 地 区 在 盐碱地 上 引 洪 育 林 造 林 的 成 绩 已 得 到 联合 国 环境 规划 署 的 表彰 。 近 几 年 来 ,我国 辽 宁 山东 沿海 滩涂 和 华北 地 区 的 许多 盐碱地 上 也 开始 推广 树 柳 属 中 许多 耐 盐 碱 造林 树种 。 上 述 固沙 \ 水土 保持 和 治理 盐碱地 的 作用 ,足以 证 明 树 柳 属 植物 是 当前 荒漠 化 防治 工作 中 有 推广 价值 的 造林 树种 。 2.2.1.6 药 用 FER PA EO (CT. chinensis ) 是 我 国 的 传统 药材 , 明 清 " 本 草 " 中 均 有 记载 。 民 间 ， 与 民族 植物 药 中 也 应 用 了 红 砂 属 和 水 柏 枝 属 的 一 些 种 。 此 外 ,在 树 柳 属 和 红 砂 属 的 一 些 植物 的 根部 ,寄生 的 管 花 肉 欢 荐 和 锁 阳 (Cyrzomzarixzz caccineum ) 也 是 名 贵 的 中 草药 。 2.2.1.7 BH 树 柳 科 植 物 花 期 早 \、 花 期 长 , 花 艳 花 繁 ,既是 早春 的 粉 源 和 蜜源 植物 ,也 是 荒漠 地 区 有 开发 利用 前 景 的 粉 源 和 蜜源 植物 。 树 柳 分 布 集中 区 ,每 群 蜂 可 取 蜜 15 一 20 kg ( 马 德 凤 等 ,1993 ) 。 2.2.1.8 园林 观赏 树 柳 属 的 园林 观赏 价值 早 在 清 代 《花镜 》 中 就 有 记载 。 我 国 许多 公园 、 植物 园 有 栽培 ,如 上 海 植物 园 .北京 市 植物 园 西安 植物 园 、 甘肃 民 勤 沙 生 植物 园 、 新 疆 吐 鲁 番 沙 漠 植 物 园 、 兰州 北 塔山 公园 五 泉山 公园 等 。 日 本 国 在 上 世纪 末 就 引种 栽培 了 中 国 树 柳 ; 我 国 台湾 省 许多 城市 也 在 很 早 就 引种 栽培 了 国外 的 无 叶 树 柳 。 树 柳 属 植物 的 观赏 价值 不 仅仅 用 于 园林 栽培 ,其 花序 的 多 样 性 及 色彩 的 差异 还 是 插花 的 极 好 材料 。 除 树 柳 属 外 ,水 柏 枝 属 的 开发 利用 价值 也 很 大 。 2.2.1.9 农用 材 新 疆 的 维吾尔 族 农民 ,在 长 期 的 生活 实践 中 ,积累 了 许多 利用 树 柳 层 条 的 经 验 , 例 如 建 房 时 扎 制 为 篇 墙 , 然 后 再 抹 泥 ;用 茎 杆 做 工具 把 ;用 茎 杆 和 枝条 制作 木 叉 ; 用 枝条 编织 各 种 私 、 竹 、 沉 具 ;用 枝条 编制 抬 把 和 糖 ; 用 枝条 作为 晾 制 葡 萄 干 的 挂 刺 等 等 。 2.2.1.10k CAR FE HH) th Ft TB A i , ER PA 10% ZA, BT RE BL EBL AD; PRY HK 叶 与 积 沙 形成 的 “红柳 包 " 含 有 有 机 质 成 分 和 硝酸 盐 类 , 据 《 新 疆 农业 技术 手册 》 记 载 ,红柳 土 含 有 机 质 , 3% ~20%, N, 0.2% ~0.4%, P,O;, 0.14%, K,O, 0.255% ， 具 有 改 土 增 肥 的 作 用 ; 树 柳 科 的 植物 作为 荒漠 的 主要 建 群 植 物 ,在 维护 荒漠 生态 平衡 中 的 作用 更 显得 突出 。 2.2.2 古老 与 珍稀 的 特性 树 柳 科 是 一 个 古老 的 科 ,在 第 三 纪 早 中 新 世 或 老 第 三 纪 就 发 现 了 树 柳 属 和 红 砂 属 植物 花 粉 存在 。 分 布 范 围 较 为 广泛 ,其 中 既 有 广 布 的 种 ,也 有 分 布 范围 极 狭 窗 的 种 ,形成 许多 特有 成 - 118 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 分 。 该 科 在 我 国 的 3 属 32 种 和 3 变种 中 , 红 砂 属 有 2 个 特有 种 , 树 柳 属 有 7 个 特有 种 \ 水 柏 枝 RAS SHE 有 种 ( 表 1)。 另 外 还 有 2 个 存疑 种 , 即 球 花 水 柏 枝 (M. aza ) 和 蒙古 树 柳 (人 . zzo7zz8golLica ) 。 在 我 国 的 14 个 特有 种 内 , 除 列 人 国家 保护 的 沙 生 树 柳 和 心 叶 水 柏 枝 外 ,五 柱 红 ， 砂 、 金 塔 树 柳 塔里木 树 柳 \ 莎 车 树 柳 、 琉 花 水 柏 枝 和 小 花 水 柏 枝 也 应 属 珍稀 的 种 类 。 2.2.3 新 分 类 群 的 产生 如 前 言 所 述 , 近 十 余年 来 ,植物 分 类 学 家 就 在 我 国 确定 了 树 柳 科 植 物 的 $ 个 新 种 ,还 有 2 个 变种 ,也 发 现 了 不 少 杂 交 种 。 这 说 明 对 该 科 植物 的 认识 和 了 解 还 是 不 够 的 。 种 下 等 级 的 多 样 性 亚 待 我 们 从 物种 生物 学 的 角度 加 强 研 究 。 2.3 EMP ES AB 生态 系统 与 景观 的 多 样 性 桂 柳 属 的 大 多 数 种 是 荒漠 生态 系统 的 关键 种 ( 尹 林 克 ,1995) , 红 砂 属 中 的 一 些 种 也 是 如 此 , 非 荒漠 区 也 有 树 柳 科 的 一 些 种 类 ,尤其 是 水 柏 枝 属 的 许多 种 并 不 分 布 在 荒漠 。 树 柳 科 植物 在 其 生境 、 群 落 、 生 态 系统 , 帮 至 景观 区 域 等 方面 ,有 着 极为 复杂 多 样 的 特点 。 2.3.1 生境 多 样 性 树 柳 科 植物 从 海拔 -100 m 以 下 的 吐鲁番 艾 丁 湖 周围 ,到 海拔 5000 m 左右 的 冰川 雪线 以 下 的 水 沟 边 ; 从 夏季 气温 高 达 50 尼 左 右 的 吐鲁番 盆地 罗布泊 洼 地 ,到 夏季 气温 还 出 现 0 T 左右 的 喜马拉雅 山 ` 昆 仑 山 \ 祁 连 山 ; 从 高 山河 谷 ,砾石 戈壁 到 流动 沙漠 、 盐 碱 湖 盆 ;从 荒漠 、 绿 洲 平 原 到 江河 流域 .草原 高 山 ;从 欧洲 、 亚 州 到 非洲 \ 大 洋 洲 ,处 处 都 有 分 布 。 Rl ， 中国 树 柳 科 特有 、 珍 稀 植 物 及 分 布 种 名 分 布 黄花 红 砂 R. trigyna 内 蒙古 、 宁 、 甘 ”五 柱 红 砂 尺 ，kaschgarica 新 甘肃 标 柳 下 .gumsuensis WH ARE 421] T. chinensis HM BIH HREM T. austromongolica HLT ARG KE RB * MEM T. jintaenia 甘 ”塔里木 桂 柳 T. tarimensis 新 ”永生 桂 柳 T. taklamakanensis mH * BLEW T. sachuensis 新 ” 心 叶 水 柏 枝 M. pulcherrima 新 宽 叶 水 柏 枝 OM. platyphylla 内 蒙古 、 宁 、 陕 三 春水 柏 枝 M. paniculata RA BET HN me ” 政 花 水 柏 枝 M. laxiflora iA JI ”小 花 水 柏 枝 M ， wardii x te 2.3.2 群落 的 多 样 性 径 柳 科 植 物 中 分 布 区 狭窄 的 种 ,其 生境 和 群落 组 成 较为 简单 但 对 那 分 布 较 广 的 种 ,其 群 落 组 成 则 复杂 多 样 。 如 树 柳 属 的 多 枝 树 柳 、 红 砂 属 的 红 砂 ， 红 砂 仅 在 我 国内 蒙古 的 分 布 范围 内 就 有 3 个 亚 群 系 和 12 个 群 从 组 (中科院 内 蒙古 “了 夏 综 考 队 ,1985) ,这 还 不 包括 在 新 疆 , 匡 肃 和 了 夏 的 分 布 情况 ,以 及 这 个 种 在 蒙古 的 大 量 分 布 的 群落 组 成 。 潘 伯 荣 :我国 树 柳 科 植物 的 多 样 性 及 其 保护 对 策 ~ 1 - 2.3.3 生态 系统 的 多 样 性 仅 就 荒漠 生态 系统 而 言 ,就 包括 有 沙漠 、 砾 漠 ( 戈 壁 ) 盐 漠 、 粘 土 荒漠 (风蚀 地 、 龟 裂 地 ) 高 寒 荒漠 等 多 种 类 型 。 而 沙漠 中 还 有 湖泊 、 河 流 ` 流 动 沙 丘 等 不 同 生 态 系统 。 由 此 可 见 , 树 柳 科 植物 作为 荒漠 的 主要 建 群 植物 ,其 生态 系统 的 组 成 无 疑 是 多 种 多 样 的 。 2.3.4 景观 、 区 域 的 多 样 性 由 树 柳 科 植 物 的 广泛 分 布 的 特点 ,足以 证 明 该 科 植 物 景观 区域 的 多 样 性 特点 。 从 罕见 无 -人迹 的 高 山上 沙漠 里 ,到 人 类 聚集 生活 的 绿洲 与 边缘 ;从 河谷 两 旁 ` 湖 盆 四 周 ,到 茫茫 沙 海 、 黄 士 高原, 由 树 柳 科 植 物 参与 构成 的 不 同 的 景观 呈现 在 我 们 眼前 。 而 从 非洲 到 欧洲 ,从 大 洋 洲 到 亚洲 ,从 城市 到 农村 ,从 高 山 到 平原 ,有 人 类 大 量 活动 的 参与 和 无 人 类 活动 的 影响 ,以 及 不 同 的 国度 \ 不 同 民族 的 生活 习俗 和 生活 方式 , 均 将 影响 着 景观 区域 的 多 样 性 。 3 桂 柳 科 植 物 保护 对 策 3.1 就 地 保护 综 上 所 述 ,我 国 树 柳 科 植 物 的 物种 仅 32 种 ,只 占 全 球 总 种 数 约 253% ,其 中 特有 种 占 全 国 总 种 数 的 37.5% , 占 全 球 总 种 数 约 10% 。 但 是 ,目前 树 柳 属 中 有 几 种 新 种 却 在 原 产 地 不 易 找 得 到 。 因 此 , 树 柳 科 植物 的 多 样 性 就 地 保护 工作 迫在眉睫 ,而 就 地 保护 更 为 重要 。 3.1.1 深入 开展 调查 研究 首先 应 进一步 明确 特有 种 的 分 布 范围 ,确定 受 威 胁 物种 的 保护 级 别 ,掌握 物种 濒危 和 稀有 的 原因 。 从 分 类 研究 方面 讲 , 既 要 继续 研究 发 现 新 的 物种 ,又 要 充分 利用 现代 分 类 的 方法 和 开 展 物 种 生物 学 的 研究 ,确定 新 的 物种 (包括 已 确定 的 新 种 的 进一步 核准 ) 准 确 分 类 地 位 。 3.1.2 积极 加 强 宣 传教 育 工作 物种 受 威胁 关键 的 因素 还 是 人 类 的 活动 ,特别 是 对 于 利用 价值 较 大 的 树 柳 属 植物 。 充 分 利用 各 种 渠道 和 途径 ,积极 开展 宣传 教育 工作 ,提高 群众 参与 保护 的 意识 。 由 盲目 .无 计划 的 利用 资源 转变 为 合理 利用 的 方面 来 。 这 其 中 尤其 重要 的 是 科普 宣传 教育 工作 。 3.1.3 建立 自然 保护 区 生物 多 样 性 保护 不 仅仅 是 物种 的 保护 ,还 应 包括 基因 、 生 境 \ 生 态 系统 和 景观 不 同 层 次 的 保护 。 结 合 一 些 特有 珍稀 物种 ,建立 必要 的 自然 保护 区 才能 达到 全 面 综合 保护 的 目的 ,例如 ， 在 我 国 建立 塔克拉玛干 沙 生 树 柳 的 自然 保护 区 , 既 保 护 了 沙 生 树 柳 ,也 保护 了 寄生 该 植物 的 名 贵 草 药 一 管 花 肉 欢 其 ,还 保护 了 该 植物 分 布 区 内 的 野 骆 驼 。 实 现 由 物种 到 生态 系统 、 景 观 全 面 综合 保护 的 作用 。 3.1.4 努力 推广 科研 成 果 , 就 地 建设 与 发 展 植被 在 结合 防风 治 沙 \ 水 土 保护 治理 盐 碱 等 荒漠 化 防治 的 工作 , 除 通 过 植物 造林 就 地 开展 人 工 植被 的 建设 外 ,还 应 充分 利用 天 然 降水 的 汇集 ,洪水 的 引 灌 ,种 子 成 熟 的 条 件 ,恢复 与 发 展 自 然 植被 。 这 不 仅 是 扩大 了 物种 的 繁殖 数量 ,同时 还 可 达到 遗传 多 样 性 保护 的 目的 。 3.2 迁 地 保护 近 十 几 年 来 ,中 国 科学院 新 疆 生 物 土壤 沙漠 研究 所 在 桂 柳 属 的 研究 方面 已 取得 了 显著 的 成 绩 ,在 吐鲁番 沙漠 植物 园 和 策 勤 沙 漠 研 究 站 ,已 分 别 迁 地 保护 我 国 树 柳 属 种 的 90% 。 不 仅 如 此 ,该 所 还 向 其 他 植物 园 和 开展 固沙 造林 盐碱地 造林 的 单位 提供 了 大 量 的 试验 材料 和 扩 繁 材料 。 然 而 , 现 有 的 工作 还 是 不 够 的 ,需要 许多 单位 不 同 国家 共同 来 加 强 。 ~ 120 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 3.2.1 扩大 迁 地 保护 的 工作 范围 从 保护 物种 的 角度 来 看 ,首先 应 从 对 树 柳 属 的 工作 ,扩大 到 整个 树 柳 科 植 物 的 引种 保护 ， 其 次 是 由 于 旱 荒 漠 地 区 扩大 到 更 广泛 的 区 域 范围 。 树 柳 科 植物 的 多 样 性 特点 ,以 及 引种 的 适 应 能 力 , 已 告诉 我 们 可 以 在 更 大 的 范围 内 开展 这 项 工作 。 如 水 柏 枝 属 的 迁 地 保护 工作 ,必需 由 - 分 布 区 所 在 地 区 或 邻近 地 区 的 植物 园 ,树木 园 首先 进行 。 3.2.2 深入 开展 迁 地 保护 的 研究 吐鲁番 沙漠 植物 园 为 深入 开展 对 标 柳 科 植物 的 研究 ,首先 建立 了 树 柳 专 类 园 ,同时 还 审 请 了 国家 自然 科学 基金 资助 的 课题 。 对 桂 柳 科 植物 迁 地 保护 的 研究 工作 必需 从 保护 生物 学 研究 的 角度 全 面 考虑 ,深入 开展 工作 。 中 国 科 学 院 北京 植物 园 和 武汉 植物 园 结合 三 峡 水 库 的 修建 ， 开展 对 库 区 特有 植物 一 朴 花 水 柏 枝 迁 地 保护 和 繁殖 技术 的 研究 就 是 很 好 的 一 例 。 3.2.3 加 强 迁 地 保护 工作 的 分 工 与 合作 仅 就 中 国 而 言 ， 我 国 地 域 辽阔 ， 树 柳 科 植物 的 分 布 又 很 广 ， 仅 新 疆 一 个 区 就 占 国 主 面积 1V6。 限 于 当前 各 地 经 费 都 很 紧缺 ,因此 ,对 植物 的 引种 搜集 工作 只 能 采取 就 近 为 主 , 首 先 各 地 的 植物 园 、 树 木 园 应 尽快 引种 收集 当地 分 布 的 特有 种 ,如 宽 叶 水 柏 枝 的 引种 保护 工作 ,必须 先 依靠 硒 口 .银川 盐池 和 榆林 等 地 的 植物 园 、 树 木 园 就 近 收集 保护 , 金 塔 桂 柳 的 引种 保护 工作 应 引起 民 勤 沙 生 植物 园 的 重视 。 分 布 于 贺兰山 干旱 荒漠 草原 的 黄花 红 砂 ,必然 要 请 磅 口 、 银 川 、 盐池 几 个 植物 园 (灌木 园 ) 首 先 考虑 。 在 上 述 工作 的 基础 上 ,然后 再 在 植物 园 之 间 互 通 有 无 , 扩 大 迁 地 保护 的 范围 。 这 也 是 符合 植物 引种 驯化 理论 的 做 法 。 3.2.4 重视 基因 库 的 建设 各 植物 园 、 树 木 园 目 前 以 迁 地 保护 物种 为 主要 目的 的 所 开展 的 引种 搜集 工作 ,只 能 建立 物 种 栽培 基地 (种 质 基因 园 ) , 因 种 群 数量 有 限 , 达 不 到 保护 遗传 多 样 性 的 目的 。 所 以 ,利用 种 子 、 鸡 粉 \ 旋 至 细胞 等 植物 的 各 种 活 材料 建立 基因 库 ,是 迁 地 保护 必须 重视 的 工作 。 中 国 科 学 院 北 划 植 物 园 原 曾 有 这 方面 的 工作 基础 , 现 西双版纳 热带 植物 园 又 得 到 这 方面 建设 的 投入 。 此 项 工作 应 尽快 跟 上 去 ,珍稀 特有 物种 多 样 性 的 保护 刻不容缓 。 同样 基因 保护 工作 也 应 加 强 分 工 与 合作 。 3.2.5 迁 地 保护 与 就 地 保护 的 工作 应 紧密 结合 如 前 所 述 , 保 护 生物 学 的 研究 重点 是 针对 物种 的 原 产地 ,没有 大 量 的 野外 工作 , 迁 地 保护 的 目的 也 不 能 实现 。 我 国 在 物种 回归 自然 的 研究 工作 中 已 有 一 定 的 基础 ， 从 荒漠 化 防治 开展 的 转 沙 造林 ,水 土 保持 造林 以 及 盐碱地 造林 , 均 属 重建 人 工 生态 系 统 的 工作 。 通过 引进 的 物种 太 选 ,大 量 培 育苗 木 ,然后 ,又 在 植被 破坏 或 植物 铺 少 的 地 区 大 面积 种 植 , 正 是 达到 了 回归 自然 的 目的 。 太 党 滨 地 区 而 言 , 这 是 执行 (生物 多 样 性 公约 》 和 《联合 国防 治 荒漠化 公约 》 有 视 结合 的 重要 举措 。 3.2.6 积极 合理 的 利用 资源 将 促进 生物 多 样 性 保护 在 于 地 保护 过 程 中 ,我 们 不 能 忽视 对 树 柳 科 植物 利用 价值 的 深入 探讨 ,只 有 认识 到 它们 可 利用 价值 并 积极 合理 的 利用 该 科 植 物 的 资源 ,才能 更 好 的 保护 它们 例如 有 观赏 价值 的 树 柳 ， “ 双 朋 枝 属 的 植物 , 欲 培育 出 花色 更 艳 ,花序 更 美的 品种 ,就 必须 大 量 搜集 它 的 基因 资源 让 了 选 育 种 和 杂交 育种 的 工作 ,由 此 也 就 促进 了 物种 和 基因 多 样 性 的 迁 地 保护 工作 二 和 各 利 科 植物 多 样 性 保护 的 工作 涉及 到 的 问题 很 多 ,而 核心 间 题 是 对 该 科 植 物 的 深 人 和 研究。 研究 内 容 可 以 是 单项 的 也 有 综合 的 ;有 简 单 的 也 有 系统 的 ;小 到 一 个 物种 ,大 到 一 个 EE ——— eee eee ree 潘 伯 荣 :我 国 树 柳 科 植 物 的 多 样 性 及 其 保护 对 策 ~ 228 - 属 或 一 个 科 VEN RWARALSA ,开展 跨 区 域 . 跨 国度 的 深入 研究 ,只 有 通过 加 深 认 识 与 了 解 , 才 能 真正 实现 保护 和 持续 利用 之 目的 。 参考 文 献 崔 大 方 . 1988. 中 国王 琶 柴 属 分 类 、 分 布 \ 生 态 和 形态 解剖 学 的 初步 研究 . 干旱 区 研究 . 5(1): 65-69 TRE. 1994. 新 疆 主 要 饲 用 植物 志 ( 第 二 册 ) .乌鲁木齐 :新 疆 科 技 卫生 出 版 社 ，222 - 229 . 程 道 远 . 1987. 流沙 固定 与 沙丘 造林 . 世界 沙漠 研究 .〈4): 32-35 Hut, MEME. 1992. 树 柳 属 抗旱 性 排序 研究 . 干旱 区 研究 . 9(4): 41-45 刘 名 庭 . 1992. 桂 柳 属 种 的 耐 盐 选 择 及 造林 试验 研究 . 盐 碱 土 造 林 绿 化 与 综合 开发 文集 . 北京 :中 国 环境 科学 出 版 社 ，200 — 205 BMA, Bis. 1993. 中 国 蜜 粉 源 植物 及 其 利用 .北京 :农业 出 版 社 ，84 夏 训 诚 等 . 1991. 新 疆 沙 漠 化 及 风沙 灾害 治理 . 北京 :科学 出 版 社 ，144 熊 高明, RRA. 1996. 三 峡 特 有 植物 朴 花 水 柏 枝 的 择 插 繁 殖 初 报 . 生物 多 样 性 . 4(1): 25 FPS. 1995. 中 亚 荒漠 生态 系统 中 的 关键 种 一 树 柳 . 干旱 区 研究 . 12(3): 43-47 Ka, WAR. 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There are about 120 species in the world and they are mainly distributed in Europe, Asia and Africa. Most of the species of the Tamaricaceae grow in arid and semi — arid area, some of which are key — stone species in ecosystems of arid areas. The diversity characteristics of the Tamari- caceae are prominently displayed in the following respects: genetics, species, habitats, ecosystem and landscape. At present, there are many urgent problems to be solved related to the diversity of the Tamaricaceae. The conservation strategy should be made from two respects. One is in situ conservation, namely we should actively carry out further survey, strengthen propaganda and edu- cation of the Tamaricaceae, establish nature reserves, extending research achievements, construct 7 i122 * 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 and develop vegetation locally, the other is ez situ conservation, namely we should enlarge the scale of ex situ conservation, further carry out the ez situ conservation research, strengthen the cooperation and division of labor in ex situ conservation, pay much attention to the construction of gene pool, combine in situ and ex situ conservation tightly and make use of the Tamaricaceae resources actively and optimally. Key words: Tamaricaceae, Diversity, Conservation strategy, In situ conservation, Ex situ conservation i Oc. PE A He RPT RE ~ 125 * CH el 5 Ay SD ak HF Pe A CRAP AT RT SR 谢 国 文 (广州 教育 学 院 生物 系 ,广州 ”510030) 摘要 KHIR ( Monimopetalum chizezlse ) 是 卫 矛 科 的 一 个 单 型 属 植物 ,被 列 为 国家 二 级 珍稀 濒危 保护 树种 。 本 文 研 究 了 永 办 蕨 的 生物 学 特性 、 地 理 分 布 特征 、 生 态 和 群落 学 特性 以 及 珍稀 濒危 的 原因 。 据 笔者 近年 的 研究 结果 , 永 办 蕨 濒危 的 原因 可 概括 如 下 :1. 种 子 萌 发 障碍 可 能 是 其 在 自然 界 处 于 濒危 状态 的 最 重要 原因 之 一 ;2. 传 粉 受精 不 良 , 胚 珠 败 育 现 象 普遍 ,从 而 导致 结实 率 偏 低 ;3. 种 子 成 熟 后 胚 休眠 或 因 失 水 而 胚 失 活 是 另 一 大 有 性 生殖 障碍 ;4. 人 类 活动 对 自 然 生 态 环境 的 严重 干扰 和 破坏 是 其 致 濒 的 主要 外 因 。 最 后 ,本 文 提出 了 消除 威胁 生物 多 样 性 的 社会 因素 、 加 强 亚热带 阔 叶 林 生态 系统 的 保护 重视 自然 保护 区 以 外 的 就 地 保护 工作 深入 KB ARR LH 中 国 特有 属 濒危 原因 ”保护 对 策 Rehder (1926) 根据 秦 仁 昌 在 安徽 南部 祁 门 采 的 3096 S tr AAR RT ak FRR ( Moni- mopetalum chinense ) 新 种 ,并 建立 了 单 型 属 一 一 永 办 蕨 属 。 鉴 于 它 的 稀有 性 质 、 系 统 发 育 和 区 系 地 理 等 科学 价值 ,被 列 为 国家 首 批 二 级 稀有 保护 植物 ( 傅 立 国 等 ,1989)。 为 了 和 弄 清 其 生物 学 特性 濒危 原因 ,从 而 达到 有 效 保护 和 持续 利用 的 目的 ,我 们 近年 进行 了 本 项 研究 。 1 生物 学 特性 概述 1.1 形态 特征 的 补充 Tk OE BE A AE iS Se Se GE BN AD Ba) RR JB AS , 而 并 非典 型 的 落叶 攀援 芯 状 灌木 (安徽 植物 志 协 作 组 ,1988; 傅 立国 等 ,1989; 中 国 科学 院 植物 所 ,1983;Rehder,1926)。 单 叶 互 生 , 草 质 叶 薄 , 罕 ONE ok OOK LIE ,基部 宽 攀 形 (FEA). ~RRPEPMEFELFER EL SH AIC (安徽 植物 志 协 作 组 , 1988; 侯 宽 昭 ,1982) 不 同 。 花 丝 极 短 ( 约 0.9 mm) MAEREY MES 生 于 肥厚 花 盘 边缘 上 方 而 不 是 子 房 的 基部 。 子 房 壁 与 花 盘 合生 , 故 子 房 为 下 位 ,与 前 人 撒 述 的 卫 矛 科 子 房 上 位 AR GEAR ,1982; 汪 劲 武 ,198$; 中 国 科 学 院 植物 所 ,1985$; Hutchinson, 1959; Hichey 和 King,1981) All, SHAR AY 1~2 ( 稀 3 一 4) 裂 瓣 成 熟 , 外 有 增 大 宿 存 花瓣 ;种 子 基部 有 黄白 色 的 肉质 细小 的 马蹄 形 ( 非 环 状 ) 假 种 皮 。 1.2 生长 发 育 与 开花 结实 特性 1.2.1 生长 发 育 特性 通过 近年 定位 观测 得 知 , 永 办 芯 并 非典 型 的 落叶 植物 ,而 是 半 常 绿 左旋 缠绕 或 币 灸 状 木 质 RA , 平 伏 地 面 生 长 。 若 遇 阴 湿 环 境 ,能 节 节 长 出 不 定 根 ,使 其 具有 钙 血 生长 特性 ,从 而 产生 无 性 系 小 株 ,增加 种 群 内 个 体 的 数量 。 当 年 生 叶 子 有 的 在 冬季 休眠 时 常 变 为 紫红 色 ,叶片 两 边 内 * 国家 自然 科学 基金 资助 项 目 : 谭 策 铭 、 季 梦 成 . 孙 叶 根 \ 李 立新 ,张志勇 、 陈 拥 军 等 先生 参加 了 部 分 野外 调查 工作 ,特此 致谢 « 124 - AYMBEEHH SABRE 卷 成 舟 状 , 待 来 春 气 温 回 升 后 重新 平展 和 变 绿 ,与 春 梢 新 叶 并 存 ,间或 有 的 老 叶 在 春 梢 生长 时 脱落 。 在 春 、 夏 生长 季 中 , 顶 芽 生长 迅速 增加 茧 长 , 春 、 夏 梢 可 达 1.2 m 以 上 , 且 叶 面积 较 大 ,是 生殖 能 量 的 主要 来 源 ,为 第 二 年 开花 结果 的 主要 枝条 ;而 秋 梢 生长 缓慢 , 叶 面 积 较 小 。 物 候 期 观察 结果 得 知 , 永 瓣 茧 从 萌芽 展 叶 、 生 长 .开花 结果 到 进入 休眠 的 整个 生长 期 达 212 d 以 上 。 1.2.2 开花 结实 特性 据 野外 调查 和 定期 定位 观察 表明 , 永 为 芯 开 花 结实 一 般 都 发 生 于 先 年 生 枝条 上 ,三 玻 聚 全 花序 多 在 枝条 上 部 的 芽 鳞 内 抽出 ,分 枝 3 一 4 次 ;无 论 是 江西 的 种 群 ,还 是 安徽 南部 的 种 群 , 其 花期 都 集中 在 5 月 至 6 月 , 果 熟 期 在 当年 9 月 底 至 10 月 ,这 与 前 人 的 报道 ( 傅 立 国 等 ,1989; WR E1982) 截然 不 同 。 定 位 观测 结果 ( 表 1) 表 明 , 永 准 芯 的 落花 落果 和 败 育 现象 很 普遍 。 在 野外 发 现 , 有 的 居 群 (尤其 是 其 分 布 区 边缘 的 ) 甚 至 不 见 一 个 果实 发 育 到 成 熟 ,直至 8 月 果枝 上 还 剩 下 暂 存 的 果 梗 。 这 主要 是 由 于 永 准 茧 花 小 ,并 缺乏 引诱 昆虫 传粉 的 花 结构 (花色 、 香 气 PASE AR) ,定位 观测 没有 见 到 昆虫 参与 传粉 ,况且 其 开花 结果 期 (5 一 7 月 ) 江 南 降水 频繁 的 影 响 , 这 都 导致 传粉 受精 不 良 。 经 开花 前 的 套 袋 试验 表明 ,被 套 袋 的 花序 也 能 结实 。 因 此 ae 芯 的 传粉 机 制 是 风 媒 传粉 和 自 花 传粉 。 2 地 理 分 布 特征 及 其 生态 与 群落 学 特性 2.1 地 理 分 布 特征 水 辩 茧 是 华东 植物 区 系 由 中 亚热带 向 北 亚热带 过 滤 的 生态 环境 中 残存 的 植物 ,无 话 是 本 地 起 源 的 单 型 特有 属 ( 谢 国 文 等 ,1991; 1994; 1995; 1996), EMER F AW FEEL 区 和 载 东 北 与 皖南 交界 的 山区 , 即 安徽 南部 的 部门 ,江西 的 浮 梁 ( 景 德 镇 )、 柳 源 、 德 兴 玉山 Sh 江 \ 永 修 \ 武 字 、 靖 安 \ 奉 新 \ 修 水 以 及 湖北 的 通 山 等 县 , 通 山 有 分 布 为 湖北 省 分 布 新 记录 属 和 站 记录 的 珍稀 濒危 植物 。 但 原 有 分 布 记载 的 贵 池 、 贵 溪 、 宜 丰 \ 万 载 等 县 ( 傅 立 国 等 ,1989; 钱 咀 记 ,1982; 应 俊生 和 张 玉 龙 ,1994 等 ) ,而 我 们 近年 没有 调查 到 其 踪迹 ,也 许 正 说 明 其 分 布 区 让 逐渐 缩小 。 其 垂直 地 带 性 ,由 于 低 山 丘陵 的 植被 人 为 破坏 严重 , 原 分 布 记载 的 低 海拔 300 m I 下 的 范围 内 几乎 不 复 存 在 了 。 2.2 生态 与 群落 学 特性 水 辩 薪 适 生 于 温暖 湿润 的 气候 以 及 肥沃 玻 松 与 排水 良好 的 偏 酸性 土壤 ,为 半山 菌 植 。 全 和 市 区 年 平均 气温 15 一 17.3 袜 , 年 均 降 水 量 1400 一 2200 mm, AK HH REA Hs gp 二 这 条 以 直下 兰 \ 页 兰 和 板 岩 为 主 ,一 般 不 生长 于 石灰 岩 、 花 岗 岩 等 山地 ,土壤 以 红 关 庆生 1 PHIEN 5.5~6.5, 0 URE ME 2.9% ~~5.1% 。 它 既 不 耐水 湿 , 也 不 耐 干旱 局 市 是 物 。 1 痢 纺 统 于 常 绿 或 著 叶 间 叶 林 或 针 叶 林 等 中 幼 龄 林木 上 ,零星 地 间 水 在 禄 且 天生 OES TT RMSE IEA AR Ae SHORE oh, AE EEA LL RAR (Pa massoniana ) 4% AK ( Cunninghamia lanceolata ) 毛竹 ( Phyllostachys pubescens ) . IH MH ( Alni- phyllum fortunei) 等 树种 为 主 ;中 下 层 种 类 多 ,常见 的 有 油茶 Camellia oleiféra anna (Loropetalum chinense ). # #. (Eurya japonica), # (5% (Symplocos stellaris ) , RE ff # BS rae) eM ar) 全， 有人 人 人 有 orbiculatus ) 等 种 类 ;草本 层 Qn Fh) FB OM lew, . 3 ee Fs ise. (Co ewardia ya ponica ) . Rel 9 wt =E BR (Dryopteris cham- pioni ) , WA Mt iy eR ( Liriope muscari) KYW t ( Spodiopogon stbiricus ) ./\\ tE ®& (Iris specu ‘ Ses = Fe SS) - BAX: PHRARWARR ERA RRP MRA - 1 * latriz) 等 植物 。 永 办 茧 主要 靠 产生 无 性 系 小 株 来 更 新 ,因而 在 群落 中 常 旺 集群 分 布 。 3 珍稀 濒危 原因 初探 3.1 404% FRR EMMA EMEA, HFRS SAE PARRY ARK SIR, SB 体 数量 稀少 ,特别 是 种 群 的 稀少 和 分 布 区 范围 的 缩小 。 这 种 生殖 生物 学 障碍 和 限制 可 能 是 永 瓣 茧 致 濒 的 主要 内 在 因素 。 3.1.1 胚珠 败 育 现象 普遍 从 前 述 生 物 学 特性 的 观测 、 统 计 ( 表 1) 看 ,尽管 永 准 茧 的 花 量 较 多 ,但 结实 较 少 。 这 是 由 于 传粉 受精 不 良 ,胚珠 败 育 现象 普遍 ,导致 结实 率 偏 低 。 根 据 胚胎 发 育 的 观察 , 雌 配 子 体 大 都 能 发 育成 熟 , 但 成 熟 后 不 少 逐 渐 退 化 而 导致 胚珠 败 育 , 其 败 育 率 高 达 81.28% ( 见 表 1)。 如 果 二 采花 中 所 有 崔 配 子 体 或 肚 珠 (一 般 为 4 枚 ) 都 退化 就 必定 落花 落果 ,在 分 布 区 边缘 的 种 群 , 甚 至 全 部 落 净 而 只 见 暂 存 的 黄 绿色 的 果 梗 ,就 是 分 布 区 中 心 的 种 群 , 绝 大 多 数 果实 也 只 有 1 一 2 个 胚珠 能 正常 发 育 形成 成 熟 的 种 子 。 据 抽样 530 个 果实 ,4 个 胚珠 都 能 发 育 为 成 熟 种子 的 果 实 只 有 6 个 ,只 占 1.13 % 。 如 前 所 述 , 永 为 茧 的 传粉 方式 为 风 媒 传粉 和 自 花 传粉 ,而 且 花丝 极 短 ,以 致 前 人 (安徽 植物 志 协 作 组 ,1988; 倩 立国 等 ,1989; 钱 啸 虎 ,1982) 描 述 为 无 花丝 ,这些 生 物 学 特性 都 不 利于 传粉 。 因 此 基因 交流 贫乏 ,导致 遗传 多 样 性 贫乏 ,加 速 了 物种 的 自身 退化 。 Rl 永 瓣 蕨 胚珠 败 育 情 况 调查 着 生地 海拔 调查 株数 开花 总 数 结果 总 数 理论 种 子 数 实际 种 子 数 败 育 率 % HT Wuning 470 23 2075 1473 8300 3117 62.45 4 & Jingan 540 18 1946 1457 7784 3306 57.53 通 山 Tongshan 650 12 1028 530 4112 770 81.28 3.1.2 种 子 萌发 障碍 的 影响 永 瓣 芒 的 种 子 特 性 是 其 在 自然 界 处 于 稀有 濒危 状态 的 重要 原因 之 一 。 它 种 子 小 ,种 皮 强 ，” 烈 石 化 或 骨 质 化 ,种子 萌发 障碍 难以 消除 而 使 发 芽 率 极 低 ,通过 对 种 子 进 行 处 理 和 发 芽 试 验 结 果 ( 表 2) 证 实 了 这 一 点 。 坚 硬 的 种 皮 不 透水 不 透气 和 机 械 阻 碍 胚 的 生长 而 呈现 休眠 ,即使 进 行 了 处 理 , 其 发 芽 率 也 还 是 很 不 理想 ,而 且 萌 发 时 间 长 ,出 苗 困 难 , 生 长 势 弱 mts. AR 环境 下 的 成 苗条 件 苛刻 , 落 到 地 面 的 果实 或 种 子 难以 覆土 保 丧 , 因 此 野外 调查 见 不 到 实生 苗 。 3.1.3 种 子 生 活力 很 低 种 子 成 熟 后 胚 休 眠 或 因 失 水 而 胚 失 活 是 另 一 大 有 性 生殖 障碍 。 永 瓣 茧 种 子 成 熟 于 秋 高 气 爽 的 干旱 季节 (10 月 左右 ), 且 此 时 的 气温 仍 较 高 (平均 20 忆 ) ,因此 , 胚 的 休眠 不 但 得 不 到 PR AREER, MUNN TRE AS DMA KM RAB. HH TTC 试 法 测定 其 种 子 活力 ,干燥 贮藏 半年 的 种 子 就 几乎 全 部 丧失 了 生活 力 。 因 而 在 自然 环境 下 , 若 未 遇 到 合适 的 温 BE ME BEAR AE ,不 能 较 快 进入 萌发 状态 ,就 会 死亡 。 故 永 瓣 芯 种 子 生 活力 很 低 , 唯 有 利用 鲜果 (种子 含水 量 不 低 于 15% ) 保 湿 低 温 (0~6 CT ) 贮 藏 4 个 月 以 上 既 可 达到 打破 胚 休 眠 的 目的 ， 并 不 至 于 失 水 而 使 胚 失 活 ,从 而 提高 发 芽 率 。 3.2 和 致 危 的 生态 因素 保护 生物 学 的 研究 ,不 仅 需要 研究 物种 本 身 生物 学 方面 存在 的 问题 ,还 应 注重 研究 非 适宜 生境 中 各 种 不 同 环境 因子 对 物种 走向 濒危 产生 的 不 良 影响 , 即 导致 其 走向 消亡 的 濒危 生境 问 题 ( 贺 善 安 等 ,1996)。 永 瓣 蕨 种群 在 生境 条 件 、 分 布 格局 规模 大 小 、 结 构 动 态 等 方面 表现 出 的 A A Ne —$—<<—<—<————— ci -下 一 系列 问题 ,证明 该 物种 受到 很 大 的 外 部 环境 压力 ,因而 分 布 区 和 种 群 缩小 ,天 然 更 新 不 良 , 使 物种 走向 濒危 的 速度 加 快 。 3.2.1 地 理 分 布 格局 与 其 濒危 的 关系 在 地 史 时 期 , 永 准 荐 在 扬子 古 陆 的 北部 呈 连 续 分 布 , 即 在 必 阳 湖 下 陷 之 前 , 沿 着 无 岭 、 幕 香 山脉 向 东 迁 移 至 皖南 山区 ,好 阳 湖 的 形成 使 其 成 为 闽 西 北 与 赣 东 北 一 皖南 的 间断 分 布 格 局 ( 谢 国文 等 ,1995;1996) , 且 东 西 两 段 呈 极 不 连续 的 带 状 分 布 。 由 于 本 种 的 垂直 分 布 海拔 较 低 (< 1000 m) ,人 口 膨 胀 对 环境 的 压力 , 炼 山 全 垦 造 林 , 毁 林 开 荒 , 乱 砍 滥 伐 ,自然 植被 遭 到 产 重 破 坏 ,分布 区 域 呈 现 严重 的 片断 化 ,生境 异 质 化 ,分 布 范围 逐渐 缩小 ,使 现存 的 永 为 茧 呈 岛 屿 星 散 分 布 格局 。 由 于 物种 的 训 退 ,勉强 靠 无 性 繁殖 来 维持 生存 ,使 种 群 呈现 集群 分 布 格局 。 这 种 分 布 型 式 的 变化 反映 了 永 瓣 荐 种 群 被 分 割 、 隔 离 和 孤立 的 过 程 , 正 是 该 物种 趋向 濒危 的 表现 。 表 2 KMRAFRAKRAR 处 理 "。 。 时 间 萌发 温度 播种 量 ( 粒 ) SELL RHR % A 120 DING 500 0 a B 120 256 500 0 0 C 120 25C 500 12 2.4 D 120 25°C 500 76 1522 «A. 对 照 ( 干 燥 迪 藏 );B. 沙 藏 ;C. 沙 藏 后 硫酸 浸种 (3 一 4 小时) ;D. BRA O~S 忆 沙 藏 0 一 6 T 3.2.2 林 分 郁 闭 度 与 其 濒危 的 关系 通过 近 几 年 对 永 瓣 茧 整个 分 布 区 的 野外 调查 发 现 , 永 办 茧 几乎 完全 靠 无 性 繁殖 来 缓慢 地 扩大 其 种 群 , 其 种 群 大 小 往往 与 森林 植被 林 分 郁 闭 度 有 一 定 的 相关 性 ( 见 表 3)。 永 为 芯 是 一 种 半 常 绿 的 半 耐 荫 的 缠绕 木质 芯 本 ,不 具备 乔木 或 直立 灌木 的 种 间 竞 争 优势 ,在 森林 群落 中 为 附属 物种 , 林 分 郁 闭 度 过 大 过 小 都 不 利于 其 生存 。 当 林 分 郁 闭 度 达 到 0.8 或 以 上 ,就 很 难 找到 它 的 踪迹 ,即使 偶尔 存在 ,也 只 是 较 小 的 种 群 , 且 年 龄 结构 呈 间 断 性 的 衰退 种 群 , 因 为 在 这 种 环 境 下 , 连 萌生 无 性 系 小 珠 的 空间 都 没有 。 我 们 常 在 生境 条 件 较 好 的 小 山路 旁 、 林 缘 或 林 窗 发 现 较 大 的 种 群 , 甚 至 在 干扰 适度 的 次 生 林 中 也 有 扩散 来 的 较 大 种 群 。 在 这 种 生境 下 , 林 分 郁 闭 度 适中 ,适当 的 人 为 间伐 ,为 永 瓣 芯 更 新 创造 了 适宜 的 空间 ,缓解 其 环境 压力 ,改变 种 间 竞 争 关 系 , 有 利于 它 的 种 群 增长 。 但 人 为 活动 频繁 ,干扰 方式 恶劣 , 林 分 郁 闭 度 过 小 (0.3) ,就 不 适宜 永 瓣 茧 的 生长 繁 延 。 表 3 永 瓣 荐 种 群 数量 .大 小 与 林 分 郁 闭 度 的 关系 邦 闭 度 ee ee ee ee (1-10) (11-20) (21-50) (>50) >0.8 9 0 0 0 0.4-0.7 48 41 32 6 <0.3 4 1 0 0 i a an # 种 群 大 小 ( 株 ) 种 群 的 片断 化 ,意味 着 种 群 由 大 变 小 ,这 也 就 表明 该 物种 所 适宜 的 生境 条 件 在 发 生变 化 种 群 的 存活 能 力 依赖 其 种 群 的 大 小 ( 季 维 智 等 ,1994)。 小 种 群 容易 产生 自 交 和 退化 而 逐渐 失 去 适应 性 。 小 种 群 的 遗传 漂 变 将 导致 失去 基因 多 态 性 ,由 于 遗传 漂 变 和 基因 多 态 性 的 适应 洪 能 的 丧失 ,在 小 种 群 中 ,自然 选择 将 失去 作用 (Franklin, 1980) ° Se eee 谢 国 文 :中 国 特有 植物 永 瓣 茧 濒危 原因 及 保护 对 策 研究 5 刘 有 7， 3.2.3 种 群 大 小 与 其 濒危 的 关系 永 瓣 芯 主 要 分 布地 的 种 群 大 小 的 统计 结果 ( 表 4) 表 明 ,虽然 其 种 群 数 不 少 ,但 大 多 数 为 小 种 群 或 较 小 种 群 ,二 者 合 占 总 种 群 数 的 73% 。 永 瓣 芯 分 布 区 边缘 的 祁 门 \. 通 山 等 地 的 种 群 都 是 小 种 群 或 较 小 种 群 ,而 且 种 群 规 模 变 小 的 趋势 明显 ; 往 分 布 中 心地 区 靖 安 、 武 宁 、 奉 新 等 属 九 岭 山 脉 的 中 低 山地 带 ,其 种 群 规模 相对 较 大 , 较 大 种 群 (>20 株 ) 占 有 相当 的 比例 。 由 此 可 以 推论 ,种 群 规模 由 物种 的 分 布 中 心 向 边缘 逐渐 变 小 ,种 群 规模 变 小 是 物种 趋向 濒危 的 特征 之 一 一 ° R4 AMRESAHMRHRANGER 种 群 数 、 een ft. aS, See re Bol." P10 14 13 15 3 12 4 it —20 11 10 9 1 8 3 42 21 —50 10 9 6 0 6 1 >50 2 2 1 0 1 0 Sit 37 34 31 4 2 了 8 141 综 上 所 述 ,物种 自然 衰退 是 其 自身 长 期 遗传 变异 所 决定 的 ;而 生境 异 质 化 有 着 不 可 忽视 的 作用 ,人 类 对 生境 的 严重 破坏 ,加 速 了 其 自然 训 退 过 程 ,最 终 导致 物种 灭绝 和 生物 多 样 性 丧失 。 4 永 瓣 蕨 生物 多 样 性 的 保护 对 策 生物 多 样 性 的 保护 与 持续 利用 研究 已 受到 人 类 社会 的 普遍 关注 ,物种 濒危 机 制 及 对 策 的 研究 是 其 主要 内 容 之 一 。 生 态 系统 遭受 破坏 的 过 程 尚 在 继续 ,大 批 物种 正在 急剧 减少 帮 至 绝 灭 。 因 此 ,全 面 深 入 地 开展 生物 多 样 性 的 保护 生物 学 等 基础 研究 已 成 为 当务之急 ( 陈 灵 艺 等， 1993 ;马克 平等 ,1994)。 根 据 永 软 茧 的 生物 学 特性 、 分 布 现 状 和 濒危 原因 ,为 了 更 有 效 地 保护 其 生物 多 样 性 ,特制 订 如 下 具体 保护 对 策 。 4.1 消除 威胁 生物 多 样 性 的 社会 因素 人 类 活动 不 断 加 剧 ,致使 生物 多 样 性 受到 的 威胁 日 益 严 重 。 因 此 ,要 达到 生物 多 样 性 保护 的 最 终 目 标 ,最 关键 的 对 策 之 一 就 是 必须 尽 可 能 地 消除 威胁 生物 多 样 性 的 各 种 社会 因素 。 尽 管 “保护 物种 就 是 保护 人 类 自己 ”“ 一 个 基因 关系 到 一 个 国家 经 济 的 兴 训 ;一 个 物种 影响 一 个 国家 的 经 济 命脉 "已 不 是 科学 家 们 的 宣传 口号 ,尽管 我 国 已 于 1994 年 制定 了 《中 国生 物 多 样 性 保护 行动 计划 》, 而 且 《 中 国 21 世纪 议程 》 把 生物 多 样 性 保护 摆 在 了 重要 的 位 置 ,但 是 如 果 不 解 决 人 口 的 膨胀 问题 ,不 解决 生物 多 样 性 保护 的 专门 立法 问题 ,不 解决 好 利用 与 保护 的 矛盾 和 提 高 全 社会 与 自然 界 和 谐 共存 的 觉悟 问题 ,生物 多 样 性 保护 则 将 会 仅仅 是 空洞 的 “口号 "和 理想 的 “计划 ”。 4.2 加 强 亚热带 阔 叶 林 生态 系统 的 保护 我 国 亚 热带 阔 叶 林 区 是 最 富 于 生物 多 样 性 和 特有 性 ,也 是 珍稀 濒危 物种 最 丰富 的 地 区 。 本 研究 对 象 就 是 其 中 的 一 个 典型 例子 ,由 于 人 们 对 森林 生态 系统 的 干扰 破坏 不 断 加 剧 ,致使 其 生境 片断 化 日 益 严 重 ,种 群 训 退 以 致 趋向 濒危 。“ 毁 阔 栽 针 ” 的 恶性 循环 过 程 仍 在 继续 ,生物 多 样 性 在 一 片 一 片 被 “吞噬 " 。 管 理 部 门 要 下 大 力气 改变 传统 的 经 营 模式 和 发 展 模式 ,在 持续 利 用 的 基础 上 发 展 生产 力 ,恢复 和 维护 自然 生态 系统 ,达到 经 济 、 社 会 .科技 与 人 口 资源 、 环 境 的 协调 发 展 。 如 果 物 种 要 求 的 生境 或 生态 系统 丧失 了 ,这些 物 种 就 难以 保护 。 因 此 ,人 们 在 保护 oe? Tl 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 珍稀 濒危 物种 的 同时 ,现在 更 注重 整个 生态 系统 的 保护 。 4.3 重视 自然 保护 区 以 外 的 就 地 保护 工作 生物 多 样 性 保护 应 以 就 地 保护 为 主 已 达成 共识 ,人 们 知道 并 不 是 多 建 几 个 保护 区 、 植 物 - 园 \ 动物园、 水族 馆 和 种 子 库 就 达到 了 保护 生物 多 样 性 的 目的 。 人 们 可 以 想象 ,假如 自然 保护 区 成 了 荒漠 "海洋 "中 的 几 个 小 小 的 绿 “ 岛 ", 那 将 会 是 一 种 什么 样 的 景观 生态 。 无 可 和 否认 ,建立 保护 区 是 生物 多 样 性 就 地 保护 的 重要 途径 ,但 自然 保护 区 的 建立 需要 大 量 的 人 力 、 物 力 ,因而 保护 区 的 数量 和 面积 终究 有 限 。 何 况 像 永 瓣 芯 这 样 的 许多 珍稀 物种 往往 生存 于 保护 区 以 外 ， 它们 受到 的 环境 压力 和 社会 威胁 更 大 ,濒危 和 绝 灭 的 机 率 更 大 。 因 此 ,应 加 强 自 然 保护 区 以 外 的 就 地 保护 工作 。 事 实 上 ,要 完全 杜绝 人 类 对 森林 植被 的 干扰 是 不 可 能 的 事 ,关键 是 要 把 握 好 干扰" 的“ 度 "。 这 就 要 求 林 业经 营 部 门 要 坚决 禁止 炼 山 全 垦 造 林 和 毁 阔 栽 针 、 烧 央 等 掠夺 性 开发 , 改 单一 经 营 为 多 种 经 营 , 变 全 面 皆 伐 为 分 期 分 批 间伐 ,做 到 利用 与 保护 并 重 ,使 林 分 郁 闭 度 维持 在 0.4 一 0.7 的 变 幅 之 间 ,真正 实现 科技 兴 林 青山 常 在 。 4.4 深入 研究 迁 地 保护 的 有 效 方法 对 某 些 珍稀 濒危 物种 而 言 , 迁 地 保护 也 是 必 不 可 少 的 重要 手段 。 当 物 种 处 于 非 适 宣 的 濒 危 生境 中 ,如 分 布 区 边缘 或 人 工 林 缘 的 永 为 茧 种 群 ,往往 只 有 1 至 数 个 植株 ,这 样 的 小 种 群 随 时 都 有 可 能 消亡 。 在 这 种 情况 下 ,采取 简单 的 就 地 保护 就 失去 了 意义 ,应 发 现 和 重建 它 的 适宜 生境 ,把 它 迁 移 到 一 个 适宜 的 生境 中 。 在 迁 地 保护 中 ,要 因地制宜 , 弄 清 物种 的 生物 学 特性 和 濒危 原因 以 及 原生 地 的 生境 条 件 ,并 考虑 引种 的 种 群 多 样 性 和 个 体 数量 ,以 保证 迁 地 和 保护 的 效 果 和 丰富 物种 遗传 多 样 性 。 水 辩 芒 种 子 易 失 水 干燥 而 使 胚 失 活 ,因此 在 采种 进行 有 性 繁殖 时 应 采 鲜 果 ( 种 子 含水 量 15% 左 右 ) 并 及 时 保湿 低温 贮藏 来 提高 发 芽 率 。 同时 ,可 采取 多 种 群 、 多 个 体 的 反 插 繁殖 ,经 我 们 实验 表明 很 容易 获得 成 功 。 只 有 深入 研究 迁 地 保护 珍稀 濒危 物种 的 有 效 方法 ,才能 为 其 回归 自然 生态 系统 创造 有 利 条 件 。 参考 xe 安徽 植物 志 协 作 组 .1988. 安 徽 植物 志 开 .北京 : 中 国 展 望 出 版 社 ARE (EM). 1993. 中 国 的 生物 多 样 性 一 一 现状 及 其 保护 对 策 .北京 :科学 出 版 社 健 立 国 〈 主 编 ).1989. 中 国 珍稀 濒危 植物 .上 海 ; 上 海 教 育 出 版 社 GE HY (主编 ), 吴 德 邻 等 (修订 ). 1982. 中 国 种 子 植物 科 属 词典 (修订 版 ) 北京 ， 科学 出 版 社 ,315 贺 善 安 等 .1996. 总 掌 槐 致 濒 的 生态 因素 研究 . 植物 资源 与 环境 ,5(1) .1_ 8 季 维 智 等 .1994. 保护 生物 学 的 基本 原理 方法 和 研究 内 容 . 见 钱 迎 俏 ,马克 平 (主编 ). 生 物 多 样 性 研究 的 原理 与 方法 北京， 中 国 科技 出 版 社 ,104 - 116 SEES 6 EOS HET RRS ROS. LRT OF Em). ne A EIT HRMS ee dae: 中 国 科学 技术 出 版 社 ,1 - 12 FURR 1982. 国家 重点 保护 的 五 种 濒危 植物 研究 .安徽 师范 大 学 学 报 (自然 科学 版 ) (1)， 53 - 59 汪 劲 武 .1985. 种 子 植物 分 类 学 .北京 : 高 等 教育 出 版 社 谢 国 文 等 .1991. 炉 北 云 居 山 植物 区 系 地 理 探讨 .云南 植物 研究 .13(4) ,391 _ 401 谢 国 文 .1991. 江 西山 地 森林 资源 的 保护 与 合理 开发 .资源 开发 与 保护 .7(4) 240 — 242 谢 国 文 . 1994. OG A BR 6A Yo BE De ICR! A Be SOT 3(1). 52-55 BP SCSS «1995. FUN Me A yO HR A 3 IR HH 1a 专辑 ): 90-95 谢 国 文 等 .1996. 江 西 种 子 植物 特有 属 的 生物 多 样 性 及 其 保护 .武汉 植物 学 研究 .14(4): 294 - 300 应 俊生 , 张 玉 龙 .1994. 中 国 种 子 植物 特有 属 . 北京， 科学 出 版 社 中 科 院 植物 所 .1983. 中 国 高 等 植物 图 鉴 ( 第 - 册 ) .北京 : 科学 出 版 社 ,685 HEX: PRRABW AKG ERA RRP MRF - Gy ES SS SSS SS SSS SS a ae 中 科 院 植物 所 .1985. 中 国 高 等 植物 科 属 检索 表 . 北 京 : 科学 出 版 社 Franklin,I.A.1980.Evolutionary change in small populations. In M. 正 .Soule and B. A. Wllcox (eds. ). Conservation Biology: An Evolutionary-Ecological Perspective. Massachusetts : Sinauer ,135 — 149 Hickey, M. & King,C.J.1981.100 Families of flowering plants. Cambridge: Cambridge University Press Hutchinson, J.1959. The Families of Flowering Plants (1) .Oxford:the Clarendon Press Rehder, A. 1926. Monimopetalum .a new genus of Celastraceae. Jour. of the Arnold Arboretum .7(4) : 233 — 234 ON THE CAUSE OF THE ENDANGERMENT AND CONSERVATION STRATEGY OF MONIMOPETALUM CHINENSE , A SPECIES ENDEMIC TO CHINA Xie Guowen (Department of Biology, Guangzhou Education College, Guangzhou 510030) Monimopetalum chinense is the only species of the genus Monimopetalum , a monotypic genus in the Celastraceae . This species has been under the second — class state protection. In this paper, its biological features, geographical distribution, ecological attributes and the causes of its endangerment, are investigated. The factors of its endangerment may be summarized as follows: 1) There existed some barriers of the seed germination , which seems to be one of the most im- portant factors to cause the endangerment. 2) Poor pollination and fertilization resulted in the fre- quent ovule abortion and low fruit — setting. 3) The dormancy of the embryos after the seed matu- ration or their death caused by the loss of water might be also important barriers of sexual repro- duction. 4) Serious human disturbance was the major external factor to cause the endangerment. At the end of this paper, some measures are proposed for the effective protection of Moni- mopetalum chinense. These include decreasing human disturbance, strengthening the protection of subtropical broad — leaved forests, and attaching more importance to in situ protection outside the nature reserve. Key words: Monimopetalum chinense, Celastraceae, Endangerment, Conservation 130， 一 — 广西 大 明山 荐 类 植物 多 样 性 研究 ao wows 、 3 3 和 23 a 3 和 太平 ! 黎 #2 XBR Baik Bie! RAE? 黄 棉 AAR? AAT Cp eKERFR, AT 530001) (2 广西 大 学 农学 院 ,南宁 530005) (3 广西 大 明山 自然 保护 区 管理 处 , 武 鸣 530115) 摘要 通过 多 年 的 调查 ,研究 了 大 明山 蕨 类 植物 多 样 性 ,主要 结果 如 下 :@@ 荐 类 物种 多 样 性 非 常 丰富 , 共 63 科 114 属 293 种 ( 含 变种 和 变型 );@ 区 系 组 成 复杂 多 样 , 以 热带 种 占 优势 ,其 次 是 亚热带 分 布 的 种 类 ,温带 分 布 种 较 少 ;@ 蕨 类 植物 形 态 差 异 悬 殊 ;@ 图 莽 类 植物 重 直 分 布 广泛 多 样 ;@@ 蕨 类 植物 生态 类 型 多 样 兼备 ;@ 芯 类 资源 植物 丰富 多 彩 , 有 药 用 植物 观赏 植物、 饲料 植物 、 食 用 植物 、 纤 维 植物 、 油 脂 植 物 \ 土 农药 与 肥料 植物 等 十 多 类 。 在 全 面 分 析 大 明山 蕨 类 植 物 多 样 性 特点 基础 上 ,对 蕨 类 植物 多 样 性 的 保护 与 可 持续 利用 问题 提出 了 建议 和 对 策 。 关键 词 ”其 类 植物 ”多样 性 广西 大 明山 可 持续 利用 大 明山 是 广西 中 部 地 势 最 高 的 山地 ,山区 原来 生长 着 茂密 的 森林 ,是 桂 中 地 区 重要 的 水 源 林 , 其 所 涵养 的 水 源 ,直接 惠及 南宁 地 \ 市 的 上 林 、 马 山 、 宾 阳 、 武 鸣 等 县 居民 ,对 周边 地 区 的 环 境 与 经 济 发 展 起 着 举足轻重 的 作用 。1958 一 1974 Fl] AW REN RH RS SR 大 程度 的 采伐 利用 和 破坏 ,直至 1981 年 8 月 ,经 自治 区 人 民政 府 批准 ,决定 停止 砍伐 活动 ,成 立 大 明山 水 源 林 自 然 保 护 区 ,加 强 了 对 森林 的 保护 管理 ,使 森林 植被 得 到 较 迅 速 的 恢复 与 保 护 ,使 之 成 为 我 国 南亚 热带 森林 植被 保护 较 好 的 区 域 之 一 。 区 内 地 狐 复 杂 ,气候 条 件 多 样 , 森 。” 林 植 被 茂密 ,为 众多 植物 的 生存 与 繁衍 提供 了 优越 的 条 件 , 据 调查 统计 , 现 知 共有 维 管 植物 211 科 783 属 2116 种 ( 含 变 种 、 变 型 及 亚 种 ) (和 太平 ,1997) , 除 种 类 繁多 的 种 子 植物 外 ,其 中 蕨 类 植物 亦 丰富 多 样 。 在 调查 的 基础 上 ,近年 来 作者 对 蕨 类 植物 多 样 性 作 了 初步 研究 。 1 自然 环境 概况 大 明山 位 于 上 林 、 马 山 、 宾 阳 、 武 鸣 等 县 交界 地 区 , HAL A 23°10’ ~23°8’ ,东经 108"18 “一 108` 5 ,处 于 南亚 热带 向 北 热带 过 渡 地 带 ,恰恰 落 在 北 回归 线 上 ( 黎 桦 等 ,1993)。 该 山 山 脉 由 西北 走向 东南 ,南北 最 长 处 约 68 km, RRA 23 km, 包 括 大 明山 东西 两 侧 的 出前 平原 谷 地 ,总 面积 约 1100 km 。 区 内 海拔 1000 m 以 上 山峰 达 62 座 ,最 高 的 龙头 山海 拔 1760 m, WE 中 地 区 最 高 峰 , 最 低 处 海拔 约 170 m, 相 对 高 差 近 1600 余 米 。 山 体 中 心 主 要 由 寒 武 纪 的 变质 岩 一 石英 岩 、 板 状 页 岩 和 千 枚 岩 组 成 ,旁边 为 泥 盆 纪 坚硬 砂 页 岩 包 围 形 成 众多 的 高 峰 , 坡 度 多 在 40" 以 上 , 坡 下 堆积 大 量 岩 石 碎 块 ( 黎 桦 ,1993) 。 大 明山 具有 南亚 热带 季风 气候 特点 ,全 年 温暖 湿润 ,雨量 充沛 。 温 度 和 降水 随 海拔 变化 而 有 很 大 的 差异 ,山顶 部 位 气温 低 , 据 1978 年 观测 ,位 于 腹地 的 天 坪 (海拔 1230 m) ,年 平均 气温 14.70 ,1 AGES Tit 6.7 0,7 月 为 21.5 立 ,极端 低温 -6 习 ,年 均 降 水 2736.0 mm, ,而 位 * 国家 自然 科学 基金 资助 项 目 MAES T° KAA LRA DS EE * 13 * 于 夫 明 而 西南 侧 的 武 鸣 、 东北 侧 的 上 林 县 城 (海拔 均 在 200 m 以 下 ) ,年 平均 气温 分 别 为 21.8 人 .21.9 习 ,降水 各 为 1275.5 mm 和 1873.0 mm. 目 高 气温 低 、\ 水 湿 条 件 好 、 云 雾 大 日照 少 均 有 利于 黄 壤 的 发 育 。 低 海拔 多 见 赤 红壤 , 低 山 至 中 山 多 为 红壤 、 黄 红壤 和 黄 壤 , 山 顶 较 平坦 处 的 采伐 迹地 出 现 草 旬 土 。 山 中 部 以 上 土 层 浅 菏 , 多 露 岩 分 布 ( 黎 桦 等 ,1993)。 植被 方面 ,区 内 履 盖 着 以 森林 为 主 的 丰富 多 彩 的 植被 类 型 ,从 山脚 到 山顶 现状 植被 大 致 为 :海拔 200 m 以 下 多 为 人 工农 业 植 被 (水 稻 、 玉 米 、 甘 蔗 等 );200 一 500 m 是 大 面积 的 马尾 松 (Pinus massoniana) 林 、 岗 松 (Baeckea frutescens) 等 次 生 灌 丛 及 少量 的 次 生 沟 谷雨 林 ;5S00 一 800 m 主要 是 马尾 松林 、 人 工 云南 松 (Pizzs yunnanensis) 林 、 人 工 八 角 (Illicitum henryi) 林 BUA WAH YE 26 HK 5800 ~ 1000 m 分 布 着 次 生 常 绿 阔 叶 林 或 局 部 的 针 冰 混 交 林 ;1000 m 以 上 为 原生 性 常 绿 阔 叶 林 和 次 生 常 绿 益 叶 林 (1000 一 1400 m) RWWA BBM (1400 m 以 上 )。 2 蕨 类 植物 多 样 性 特点 及 分 析 2.1 种 类 丰富 据 资 料 ,中 国 现 有 蕨 类 植物 63 科 224 属 约 2600 FH (BBA HB, 1994) ,广西 有 54 科 125 属 532 种 ( 苏 志 尧 ,1996) ,而 现 知 大 明山 就 分 布 着 49 科 114 属 293 种 〈 含 变种 及 变型 ) DHA 全 国 和 广西 蕨 类 科 的 77.78% 和 90.74% , 属 的 51.12% 和 91.20% , FRAY 11.27% Fl 55.08%. 但 大 明山 丰富 的 蕨 类 宝库 中 ,大 部 分 科 种 类 贫乏 ,如 仅 具 1 种 的 科 就 有 13 个 , 占 科 数 的 26.53% ;种 数 在 2 一 10 之 间 的 有 29 科 , 占 $9.19% ;11 一 20 种 的 有 3 科 , 占 6.129% ;20 种 以 上 者 4 科 , 占 8.16% ,它们 是 金星 蕨 科 (32 种 )、 鳞 毛 蕨 科 (32 H) BRE (29 HH) 水龙 骨科 (29 种 )。 同 时 , 属 内 种 类 亦 人 欠 丰 富 ,如 仅 产 1 种 的 就 达 54 属 , 占 属 数 的 44.74%; 具 2 种 的 33 属 ， 占 28.95% ;3 一 4 种 的 19 属 , 占 16.66%;5 一 9 种 的 6 属 , 占 5.26%; 具 10 种 以 上 者 只 有 卷 柏 ( Selaginella )(10 ## ) . $5 Ha BR( Allantodia ) (10 FF) . ff BR ( Asplenium )(14 种 )、 鲜 毛 蕨 (Dry- opteris ) (16 AF ) RUE BR ( Pteris ) (19 种 ) 等 5 属 , 占 4.39%。 由 此 可 见 大 明山 蕨 类 植物 种 类 多 样 性 十 分 丰富 ,但 科 、 属 内 物种 多 样 性 不 均衡 ,有 主要 科 属 呈 优 势 成 分 。 2.2 地 理 成 分 复杂 多 样 大 明山 蕨 类 植物 种 的 地 理 成 分 多 样 性 颇 为 丰富 ,共有 13 种 类 型 (变型 ) , 见 表 1。 其 中 热 ” 带 分 布 的 共 141 种, 占 48.12% ,亚热带 性 质 的 东亚 成 分 及 其 变型 的 有 99 种 , 占 33.79% ,温带 DAM RA 6 种 ,为 2.05% ,可 见 热带 性 质 比 亚热带 性 质 的 区 系 地 理 成 分 占 一 定 优 势 ,这 与 大 明山 地 处 南亚 热带 南 缘 及 北 回归 线 上 的 地 理 位置 是 一 致 的 。 其 次 是 中 国 特有 种 丰富 , 占 16.04% ,其 中 又 以 华南 地 区 分 布 的 特有 种 比例 最 大 ,再 次 是 大 明山 特有 种 现象 十 分 引 人 注 目 ， 达 9 种 , 占 种 数 的 3.07% ,这 与 大 明山 体 独 处 桂 中 地 区 ,区 系 古 老 有 密切 的 联系 。 2.3 形态 差异 悬殊 在 大 明山 , 蕨 类 形态 复杂 多 样 ,差异 悬殊 。 从 茎 的 体态 和 大 小 方面 , 既 有 植株 高 度 仅 4 一 35 mm fA) 32 FH Ee hk BR ( Microgonium swD2izzpotuzaz ) ,以 及 高 度 只 有 12 一 20 mm 的 最 小 莽 类 植 ) Al BA BR ( Gonocormus minutus) (BRFI HE ,1994), WA RAIL KEE KHM FERRARO FRO (Gymnosphaera podophylla).K MH BRB (G. gigantea ). Rb ( Alsophila spinulosa ) Se , Val AEH A HL RD A A FRE A BA — RS 2 hm?2 ,每 100 m? 样 方 平均 有 22 株 ,最 密 者 达 29 株 ,平均 树 高 2.1 m, 最 高 可 达 3.7 mW PREACH LAMRREAD REY 蕨 种 如 福建 观音 座 莲 (Amgiobpteris fokiensis), LAW LAAKRKLERR SW HK UM PAR 132 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 Dp FR BK ( Brainea insignis) 等 ;就 季 相 特征 而 言 , 绝 大 多 数 种 类 为 常 绿 , 但 亦 有 冬 枯 类 型 如 长 江 Be 26 BE ( Athyrium iseanum ) , fi BR ( Cornopteris decurrentialata )4; MRAABWH BART 的 ,还 有 横 走 的 种 类 , 据 初 步 统计 ,大 明山 茧 类 中 ,直立 的 有 115 种 , 横 走 的 156 种 , 斜 升 者 12 种 ,另外 还 有 些 地 上 蔡 旺 攀缘 状 ,如 海 金沙 科 及 茧 石松 (Lycobodiastruzz casuarinodes ) 3K A rT BRO AAD ESL, EBA AMR BAIT BIA 04,81 和 145 种 ;在 原 叶 体 形态 方面 ,有 些 类 群 为 扁平 的 心脏 形 ,无 附属 物 ,也 不 分 生 , 生 于 土 表 , 含 叶绿素 而 能 自 养 ,如 水 龙骨 科 、 瘤 足 茧 科 等 ,而 有 的 种 类 原生 叶 则 为 肉质 块 状 的 菌 根 共 生 型 ,它们 生 于 土 中 ,不 含 叶 绿 。 素 而 主要 为 腐 物 寄 生 ,如 一 支 箭 (Ozpjpazoglossu77 zulegatuzz ) 等 该 属 物种 ;从 孢子 宫 发 育 顺 序 来 看 ,有 些 种 类 孢子 囊 群 同时 发 生 同 时 成 熟 , 如 紫 莫 科 .里 白 科 等 ,也 有 的 种 类 孢子 赛 群 由 顶部 连 续 向 基部 成 熟 如 机 椤 科 、 膜 蕨 科 等 ,还 有 孢子 训 群 发 生 及 成 熟 次 序 不 规则 而 呈 混 合 发 生 与 成 熟 的 ,如 水 龙骨 科 ;在 营养 繁殖 方面 ,有 通过 块 状 蔡 繁 殖 的 肾 蕨 (Nepjhrolezpis auriculata), A HH 顶部 产生 芽孢 着 地 生根 形成 新 植株 的 长 叶 实 蕨 (Bolbitis heteroclita ). A MH BR ( Psilotum nudum ) 等 ,还 有 通过 叶 部 的 珠 芽 发 育成 新 个 体 的 稀 子 蕨 4 Monachosorum henyri).\ RAR AR (Asplenium prolongatum ) . (8) ££ & fA BR (A. normale) « 表 1 大 明山 芯 类 植物 种 的 地 理 成 分 类 型 表 ( 周 厚 高 等 ,1992) 分 布 区 类 型 (变型 ) 种 数 所 占 百 分 比 (% ) pa 1 0.34 泛 热带 分 布 12 4.10 旧 热 带 分 布 10 3.41 亚洲 热带 分 布 64 21.85 印 支 到 华南 (华西 南 ) 32 10.92 热带 亚洲 到 非洲 11 3.75 热带 亚洲 到 大 洋 洲 11 375 东亚 分 布 38 12.97 PE] — AAR SD A 45 15.36 中 国 一 喜马拉雅 分 布 16 5.46 北 温带 分 布 5 174 亚洲 温带 分 布 1 0.34 中 国 特有 47 16.04 共计 293 100.00 一 2.4 垂直 分 布 的 广泛 性 在 自然 梯度 扎 人 为 梯度 的 双重 作用 下 ,大 明山 茧 类 植物 垂直 分 布 广泛 ( 表 2)。 其 中 有 些 种 类 垂直 分 布 范围 很 广 , 从 山脚 至 山顶 几乎 可 觅 其 踪迹 ,如 肾 茧 、 井 栏 边 草 ( Pteris multifi- da), i Hh HRMS ( Palhinhaea cernua ) .#¥ Hi) & Fh AY FE (Osmunda japonica ) 等 - 2.5 生态 类 型 多 样 性 大 明山 复杂 的 生态 条 件 ,变化 多 样 的 小 环境 ,孕育 着 丰富 的 植被 类 型 , 亦 给 蕨 类 植物 提供 了 优越 的 栖息 条 件 。 在 众多 蕨 种 中 ,有 喜光 的 阳性 类 , LN YE Yb ( Lygodium japonicum ) .*# WE ( Pteris semipinnata ) SRR HP. vittata) 3 FE ( Dicranopteris pedata ) 等 在 海拔 500 m 以 下 和 太平 等 :广西 大 明山 蕨 类 植物 多 样 性 研究 ~ 1337: | RA SOL, ti 7) A AR BRK ( Hymenophyllum oxyodon ) . FR RB (HH. barbatum )、 一 支 箭 、 福 建 观 音 莲 等 这 些 极 耐 荫 种 类 密林 下 亦 不 乏 存 在 ,而 大 多 数 蕨 类 则 更 喜 生 于 较 明 亮 散射 光 下 。 表 2 大 明山 蕨 类 按 海拔 高 度 种 的 统计 表 | 海拔 高 度 (m) 分 布 的 种 数 (种 ) 举 例 <500 84 VE 4 WR ( Lygodium )、 Ip FR BK RAR BKB ( Adiantum ) 等 FE WH BE se BR ( Microlepia calvescens ) . 4 RE BR ( Pteris 500 ~ 800 77 dissitifolia ) , = 74 BR ( Pseudodrynaria coronans ) 等 We itt BR JB ( Microlepia )、 华 南 马尾 杉 ( Phlegmariurus 800 ~ 1100 170 phlegmaria )、 福 建 观 音 座 莲 等 假 毛 蕨 属 ( Pseudocyclosorus ) , 4 5 KK ( Parathelypteris ) 、 > 1100 121 i AX BK ( Arthromeris lehmanii ) XY 7K op AY BE oR Sa De Tr a, AHA Lu A AB AE POO PE WD. BR ( Pteridium aquilinum var. atiusculum) \t # . 4 55 ( Pyrrosia lingua ). ti} BR ( Drynaria fortunei ) 等 ,也 有 水 生 的 如 苹 (Marsilea quadrifolia ) \#& "+ ¥%(Salvinia natans ). $Y 41 ( Azolla imbricata ) 等 .而 种 类 最 丰 富 的 则 为 湿 生 蕨 类 ,区 内 大 部 分 种 类 皆 属 之 。 就 生长 的 土壤 酸 碱 性 来 看 ,大 明山 以 酸性 土 为 主 , 所 生长 的 茧 类 亦 多 属 华南 地 区 常见 的 酸 HE + BRE , ON FH He BRS ERR ( Blechnum orientale ) .44E ( Sphenomeris chinensis). ## AR # FE ( Osmunda vachellii ).*# 4 # A (Diplopterygium chinense) \4: ¥¥8 ( Cibotium barometz ) 、 PMH WF kG BR ( Lindsaea orbiculata ). #1) 4 ( Woodwardia japonica ). hil # BE E BR ( Dryopteris cham pionii ) , f2) FE K Fi BR . BA RBG BR (Adiantum flabellulatum ) & ; #€ © SE . 3% SE . 山脚 局 部 BIR JR AY Hr th BL GE AR Cyrtomium fortune ) BMH RE BR ( Pteris henyri) . #2 WA BFE RSGH 草 、 毛 轴 碎 米 蕨 ( 0 chusana ) fit 2 BR ( Hypodematium crenatum ) 等 嘉 钙 成 分 ,这 些 种 实际 上 是 钙 质 土 指 示 植 物 。 大 明山 体 庞大 ,高 善 悬殊 ,在 低 海拔 出 现 如 芒 莫 \ 海 金沙 . 鳞 始 蕨 属 (Limdsaea ) 等 喜光 热 的 热带 成 分 , 而 800 m 以 上 的 高 海拔 则 出 现 一 些 耐寒 蕨 种 ,如 华南 马尾 杉 、 阴 地 蕨 (Botrychniuzmn . ternatum ) , fi) 8 BR ( Plagiogyria dxzzzi) 及 鳞 盖 蕨 属 等 。 除 悬 崖 陡 壁 外 区 内 大 部 分 面积 覆盖 一 定 的 土 层 , 故 生 长 的 蕨 类 以 土生 种 为 多 ,如 蕨 、 一 支 ATH RE US EMS RE PER A SE WH Sat HMMS SK ,但 在 岩石 裸露 处 亦 生 长 不 少 石生 蕨 类 ,如 友 水 龙骨 (Pozypodiuzn amoenum ) 长 生铁 角 蕨 、 肿 足 茧 、 BB ( Lepisorus thunbergianus )、 金 鸡 脚 (Phymatopteris hastata ). 4 ¥} BK ( Aleuritopteris chrsophylla ) =F ; Hab , PRP iy Sy Ai BF ON HAS OH BR. UL BB BR ( Microsorium henyri ) . 52 BR ( Neot- topteris nidus ) , +3 Hf BR ( Vittaria flexuosa ) , Al 3 BA A BR ( Humata tyermanni ) . Pit BR. 2 7 BR Y Fil faa BR. rE BRR ( Lepidogram mitis ) “Mt BR . 2.6 用 途 的 多 样 性 大 明山 蕨 类 资源 植物 十 分 丰富 ,用途 多 种 多 样 , 据 有 关 资 料 的 划分 ( 李 树 刚 等 ,1990; 李 振 宇 等 ,1993) ,该 区 蕨 类 植物 资源 类 型 有 药 用 、 观 赏 、 饲料 指示 、 食 用 、 淀 粉 、 纤 维 ERA AER RRER ES LRM EAS ILA, MERHAR , 现 已 确 知 有 茧 类 资源 植物 157 种 , 占 BAH NY 53.6% ,其 中 以 药 用 植物 种 类 最 为 丰富 , 达 129 种 , 占 种 数 44.0% ,其 次 是 观赏 类 型 ,为 fm” | Be 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 98 种 , 占 33.4% ,其 余 依次 为 指示 植物 \ 饲 料 植物 、 食 用 植物 纤维 植物 \ 土 农药 或 肥料 植物 等 ，， 见 表 3。 表 3 大 明山 蕨 类 按 资源 类 型 统计 表 资源 类 型 种 数 (种 ) 占 蕨 类 种 数 % 占 茧 类 资源 植物 种 数 % 药 用 植物 129 44.0 82.2 观赏 植物 98 33.4 62.4 指示 植物 25 8.5 15.9 饲料 植物 14 4.8 8.9 食用 植物 11 3.8 7.0 纤维 植物 5 7 32 土 农药 或 肥料 植物 5 i ey, 3.2 3 ， 蕨 类 植物 多 样 性 保护 与 持续 利用 3.1 保护 与 利用 中 存在 的 问题 1958 年 “大 炼 钢铁 "以 来 ,大 明山 原生 性 常 绿 阔 叶 混交 林 章 到 较 大 规模 的 采伐 利用 与 破 坏 , 直 至 1981 年 自然 保护 区 成 立 , 由 于 大 力 宣传 (森林 法 》 等 法 律 法 规 , 对 周边 地 区 居民 进行 森 林 保 护 的 法 制 教育 ,使 森林 资源 得 到 较 好 的 保护 管理 ,森林 植被 得 到 较 快 的 恢复 与 培 衣 ,栖息 其 中 的 蕨 类 植物 得 以 较 好 的 保护 与 繁衍 。 但 是 ,保护 区 的 自然 保护 工作 仍 有 不 尽 人 意 之 处 。 由 于 周边 地 区 各 级 领导 有 的 重视 不 够 ， 如 受 惠 的 有 些 县 不 及 时 交付 应 交 的 水 源 林 保 护 费 ,个 别 县 甚至 已 拖欠 多 年 ,致使 经 济 条 件 本 不 宽裕 的 保护 区 难以 维持 日 常 管 护 , 更 无 力 加 大 保护 力度 。 大 明山 脉 平地 拔 起 ,走向 多 方 , 保 护 区 边界 线 长 ,周边 地 区 人 口 密集 ,这 些 因素 也 危及 保护 区 内 资源 的 安全 ,增加 了 保护 工作 的 难 度 。 有 的 群众 法 制 观念 淡薄 ,潜入 保护 区 内 盗 砍 林木 . 采 樵 ,甚至 人 内 毁 林 开 荒 或 不 注意 野外 用 火 而 失火 丈 及 保护 区 林地 等 事件 仍 难以 彻底 杜绝 ,使 局 部 地 区 森林 植被 仍 受 破坏 . 蕊 关 植物 栖息 的 生态 环境 局 部 变 得 脆弱 。 其 次 ,人 们 的 环境 保护 \ 生 物 多 样 性 保护 意识 淡薄 。 他 们 普遍 清楚 偷 砍 林木 是 违法 的 .但 多 数 人 并 未 真正 认识 到 森林 的 生态 作用 ,更 不 了 解 生物 多 样 性 保护 的 意义 , 除 局 部 地 段 森林 被 ， 人 为 破坏 外 ,这 方面 还 表现 在 人 们 对 林 下 植物 (包括 茧 类 植物 ) 毫 无 珍惜 之 情 , 在 其 看 来 森林 次 源 并 不 包括 林 下 植物 , 林 下 植物 不 过 是 无 用 的 野 木 杂 草 ,因此 任意 毁坏 . 遭 踏 。 另 外 保护 区 内 外 一 些 基建 工程 对 环境 的 影响 在 工程 上 马 前 没有 充分 论证 ,更 没有 工程 涉及 的 珍稀 涵 危 物种 近 地 保护 之 说 了 。 笔 者 在 调查 中 就 曾经 目睹 过 一 项 在 建 基建 工程 遭 踏 国家 一 级 重点 保 殷 植 明 一 枕 椤 的 事件 。 在 说 基 植 物资 源 利 用 方面 , 虽 有 一 些 教学 \ 科 研 及 生产 单位 分 别 到 过 大 明山 采集 引种 提 站 的 末 放 资源 利用 率 还 很 低 ,开发 利用 仍 停留 在 极 低 的 层次 上 。 对 资源 的 不 合理 利用 主要 要 BL AER FEAR UA RBS A HF 3.2 保护 与 持续 利用 对 策 3.2.1 开展 环境 和 资源 可 持续 利用 教育 下 “加 和 用 \ 可 持续 发 展 的 思想 对 普通 人 们 仍然 是 全 新 的 概念 ,应 对 周边 地 区 干部 万 其 中 和 太平 等 :广西 大 明山 荐 类 植物 多 样 性 研究 * 155 + 各 级 领导 干部 进行 这 方面 的 教育 ,使 他 们 逐步 认识 和 理解 可 持续 利用 观 、 可 持续 发 展 观 , 使 其 在 决策 过 程 中 自觉 把 资源 的 持续 利用 、 环 境 与 发 展 紧密 结合 起 来 ,并 通过 向 群众 灌输 这 种 思 想 。 同 时 发 挥 与 论 导向 作用 ,通过 电视 广播 报刊 等 各 种 新 闻 媒 体 ,多 层次 全 方位 地 加 强 这 方 面 的 宣传 教育 ,做 到 家 喻 户 晓 ,提高 全 民 的 环境 意识 和 可 持续 利用 意识 ,提高 其 环境 道德 修养 ， 让 人 们 对 植物 资源 的 保护 由 被 动 行为 上 升 到 主动 行为 。 3.2.2 加 强 蕨 类 资源 多 样 性 管理 保护 森林 植被 ,也 就 保护 了 蕨 类 植物 栖息 的 生态 环境 ,维护 和 培育 蕨 类 植物 多 样 性 。 在 培 养 人 们 环境 意识 及 资源 可 持续 利用 意识 的 同时 。 提 高 干部 群众 ,尤其 是 保护 区 干部 职工 关于 植物 资源 潜在 价值 的 认识 ,健全 完善 自然 保护 区 管理 网 络 ,落实 自然 保护 政策 法 规 , 加 强 专业 保护 队伍 建设 ,实行 专业 人 员 与 群众 保护 ,山上 山下 管理 相 结合 ,让 大 明山 森林 植被 得 到 有 效 保护 ,同时 也 达到 保护 生物 多 样 性 ,包括 保护 茧 类 植物 多 样 性 以 及 保护 其 资源 多 样 性 的 目的 。 3.2.3 发 展 可 持续 性 的 资源 开发 利用 技术 蕨 类 植物 具 丰 富 的 资源 成 分 ,其 用 途 是 多 方面 的 ,尤其 在 观赏 食用 和 药 用 方面 ,更 是 日 益 受到 世人 的 关注 。 在 观赏 领域 , 蕨 类 以 其 植株 刚劲 挺立 或 纤 柔 下 垂 的 姿态 奇特 少见 的 叶 形 、 叶 姿 和 青 殿 锦 绿 的 色彩 而 使 人 赏心悦目 , 倍 感 清新 ,加 之 大 多 习性 荫蔽 , 极 宜 作 室内 陈设 装饰 ， 因而 大 受 公 众 的 喜爱 。 在 国际 花卉 市 场 上 , 观 叶 蕨 类 植物 占 相当 的 比重 , 据 1988 年 有 关 资 料 ， 荷兰 盆栽 植物 数量 居 第 一 位 的 是 肾 蕨 属 (Nephzrolezis ) 植 物 , 约 1280 万 盆 , 蕨 类 盆栽 总 数 达 1382 万 盆 ,美国 盆栽 的 蕨 类 总 数 亦 达 1200 万 盆 。 蕨 类 其 它 用 途 亦 倍 受 关 注 ,如 在 国际 市 场 上 畅销 有 “山菜 之 王 " 的 “ 蕨 菜 ” ,就 是 以 蔬 这 种 植物 地 上 部 分 的 嫩 茎 制作 而 成 ,其 维生素 含量 是 一 般 蔬 菜 的 1~8 倍 ( 汤 庚 国 等 ,1995) 。 大 明山 蕨 类 物种 繁多 ,其 中 的 资源 植物 十 分 丰富 ,如 果 不 加 以 开发 利用 , 任 其 沉睡 山野 自 生 自 灭 ,这 是 对 资源 的 一 种 浪费 。 应 该 大 力 开 展 对 蕨 类 资源 可 持续 利用 的 科技 开发 研究 。 基 于 大 明山 蕨 类 中 观赏 成 分 丰富 ,而 近年 来 花卉 的 社会 需求 量 日 增 , 建 议 目前 首先 在 天 坪 管理 站 建立 蕨 类 植物 园 ,对 大 明山 乃至 国内 外 在 观赏 领域 有 开发 利用 前 景 的 蕨 类 植物 进行 广泛 的 收 集 、 引种、 驯化 工作 ,探索 栽培 管理 技术 措施 , 选 育 本 土 优良 品种 ,提高 观赏 价值 ,增强 抗 逆 性 ， 探讨 其 在 园林 建设 中 的 应 用 手段 ,条 件 成 熟 时 建立 观赏 蕨 类 植物 产业 化 生产 基地 ,让 山野 植物 走 进 都 市 , 登 * 大 雅之 堂 ”, 献 美丽 于 人 间 ,同时 也 增加 保护 区 经 济 收益 ,增强 自然 保护 事业 可 持 续 发 展 的 后 劲 。 其 次 ,在 保证 区 域 生 态 平衡 促进 资源 增殖 ,以 达到 对 资源 持续 利用 的 基础 上 ,有 组 织 有 计 划 、 合 理 地 直接 开发 利用 野生 蕨 类 资源 ,如 对 野菜 药 用 等 资源 ,可 发 动 群众 上 山 采 摘 , 利 用 新 科技 直接 加 工 成 高 附加 值 的 商品 ,以 增加 周边 地 区 群众 和 保护 区 管理 处 的 经 济 收入 。 另 外 ,大 明山 近年 来 日 益 成 为 广西 旅游 观光 新 热点 ,同时 又 一 直 是 有 关 学 校 \ 科 研 单位 的 教学 及 科研 基 地 ,因此 在 生物 多 样 性 的 持续 利用 方面 ,应 该 因地制宜 开展 多 种 活动 , 集 教 育 、 科研. 产业 为 一 体 ,与 旅游 观光 相 结合 ,让 生物 多 样 性 资源 在 促进 区 域 经 济 可 持续 发 展 方面 发 挥 其 应 有 的 作 FA. 参考 文 献 和 太平 .1997. 广 西 大 明山 观赏 树种 资源 及 其 保护 与 利用 研究 .广西 农业 大 学 学 报 .16(1):49- 57 Re 桦 等 .1993. 广 西 大 明山 茧 类 植物 的 生态 特点 及 垂直 分 布 .广西 农业 大 学 学 报 .12(1):18- 22 136 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 李 树 刚 等 (主编 ) . 1990 .广西 植物 资源 .北京 :中 国 科学 技术 出 版 社 李 振 字 等 (主编 ).1993. 广 西 九 万 山 植 物资 源 考察 报告 .北京 : 中 国 林 业 出 版 社 邵 莉 桐 ( 主 编 ).1994. 观 赏 茧 类 的 栽培 与 用 途 . 北 京 : 金盾 出 版 社 苏 志 尧 等 . 1996. 广 西区 类 植物 区 系 及 植物 资源 的 特点 .华南 农业 大 学 学 报 .17(3):46 一 5 汤 庚 国 等 .1995. 江苏 野菜 资源 的 利用 与 开发 .植物 资源 与 环境 .4(3):33 一 37 周 厚 高 等 . 1992 .广西 大 明山 蕨 类 植物 区 系 研究 . 广西 农学 院 学 报 .11(2):13 一 19 A STUDY ON THE DIVERSITY OF THE PTERIDOPHYTES IN THE DAMING MOUNTAIN, GUANGXI PROVINCE He Taiping’, Li Hua? , Wen xiangfeng', Wen Yuanguang', Zhao lijun', Nong Shaoyue*?, Huang Mian*, Zhou Jizhong*?, Zhou Peining? (‘Forestry College, Guangxi University, Nanning 530001) (7Agriculture College, Guangxi University, Nanning 530005) (?Management Office for Daming Mountain Natural Reserve of Guangxi, Wuming 530115) After many years’ investigation on the diversity of pteridophytes in the Daming Mountain, Guangxi Province, the following conclusions are reached: 1) Pteridophytes are quite rich in this mountain, represented by 63 families, 114 genera and 293 species (including varieties and forms). 2 ) Their phytogeographical components are complex, with the tropical elements being more than the subtropical ones, and the extratropical elements accounting for the smallest por- tion. 3) Their morphological differentiation is various in pattern. 5) Their ecological types are diver- sified. 6) They are of various economic values, including medicinal ornamental, fodder, fibre, oily plants etc. . Based on a comprehensive analysis of the characteristics of the diversity of the pterido- phytes in this mountain, we propose some measures for their conservation and sustainable use. Key words: Pteridophytes, Diversity, Guangxi, Daming Mountain, Sustainable utilization 胡 东 等 :河北 雾 灵 山 植物 区 系 分 析 四 AY AE SS Re aK RD AT 胡 东 KAR ERR (首都 师范 大 学 ,北京 100037) 摘要 ” 雾 灵 山 自然 保护 区 位 于 华北 地 区 东部 ,与 北京 市 密云 县 相 邻 。 北 纬 40"29 “一 40?36”， 东 ¥% 117°17 ~117°35' ,顶峰 2116.2 m, 是 河北 省 第 六 高 峰 。 本 区 位 于 暖 温 带 半 湿润 大 陆 性 季风 气候 带 , 属 典型 的 温带 山地 气候 ,垂直 变化 明显 ,生境 复杂 多 样 。 植 物种 类 丰富 , 维 管 植物 816 种 ,隶属 386 属 ,116 科 。 地 理 成 分 复杂 , 北 温带 分 布 占 41.6% HREDAH S 20.4%, HER 分 布 占 13.2% , 泛 热带 分 布 占 9.1% ,东亚 分 布 7.2% ,东亚 及 北美 间断 分 布 占 5.6% ,中 国 特 有 成 分 0.9% ,而 且 过 渡 性 成 分 复杂 ,起源 古 老 。 关键 词 FRL 维 管 植物 区 系 植物 地 理 雾 灵山 位 于 河北 省 兴隆 县 境内 ,顶峰 2116.2 m, 是 燕山 山脉 的 主峰 。 雾 灵山 植物 成 分 具 有 明显 的 复杂 性 \` 过 渡 性 和 古老 性 。 在 多 年 调查 收集 和 整理 的 基础 上 ,对 雾 灵 山 自然 保护 区 蕨 类 植物 12 科 18 属 34 种 及 种 子 植物 104 科 368 属 782 PH TOM BH SE WAR 系 特点 、 自 然 状况 、 植 被 分 布 规律 ,起源 和 相 邻 地 区 的 联系 等 提供 了 科学 的 依据 。 1 自然 状况 雾 灵 山 自 然 保护 区 位 于 兴隆 县 城北 部 ,地 理 位 置 为 北纬 40"29 ~ 40°36’, RA 117°17' ~ 117°35’ ,主峰 位 于 北纬 40"36 , 东经 117"29“ 。 山 体 自 西北 向 东南 倾斜 , 北 坡 坡度 30" 左 右 。 南 坡 26 "左右 。 山 峰 峭 立 , 深 沟 狭 谷 , 既 有 山顶 台地 ,又 有 缓坡 宽 谷 和 山 间 小 盆地 ,地 形 复杂 多 样 。 沟 谷中 均 有 泉水 汇集 的 溪流 ,其 中 在 龙潭 堰 形成 了 落差 60 多 米 的 飞 瀑 ,景致 壮观 ,是 柳河 和 南台 河 的 发 源 地 。 筋 灵山 属 暖 温带 大 陆 季风 区 ， 一 年 四 季 变 化 明显 ， 年 平均 气温 7.6 人 ，! 月 份 平均 气温 =15.6 记 ;7 月 平均 气温 17.6 人 。 由 于 夏季 海洋 湿润 气流 侵 人 ,降水 较 多 ,年 均 降 水 量 720 mm, 湿 度 较 大 , 常 保持 在 50% 左 右 ,7、8 月 大 于 75% , 因 有 云雾 长 存 MEER SK. 山体 为 花岗岩 组 成 ,其 次 为 花 冈 片 麻 岩 和 石灰 岩 , 风 化 较 慢 ,故而 形成 天 然 石柱 及 “ 石 海 ” 景观 。 土 壤 母 质 为 花岗岩 残 放 物 ,土壤 从 下 至 上 垂直 分 布 为 3 个 带 。(1) 山 地 淋 溶 褐 土 :分 布 在 海拔 600 一 900 m, 土 层 在 30 cm 以 下 ,水 土 流失 严重 ,pH 值 微 酸 至 中 性 ,土壤 较 和 干旱, 植被 主要 为 草本 灌木 和 部 分 松 栎 林 。(2) 森 林 棕 壤 : 海 拔 900 一 1800 m, LRM MIB ,灰分 含量 K ,pH6~6.5,+E 30~70 cm, 枯 枝 落叶 层 多 在 40 cm 以 上 ,为 本 山 主 土壤 类 型 。(3) 亚 高 山 Ef) + :海拔 1800 m 以 上 , 土 层 50~70 cm, 具 较 厚 腐殖质 层 , 土 层 一 年 中 有 5 个 月 的 结 冻 期 ， 植被 多 为 草本 ,覆盖 度 90% 以 上 。 2 雾 灵山 植物 的 区 系 特 征 筋 灵山 在 自然 地 理 和 历史 影响 的 基础 上 ,以 及 植物 本 身 发 展演 化 的 结果 ,形成 了 该 地 区 植 物 区 系 的 一 系列 基本 特征 。 ee 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 2.1 植 物种 类 较 丰 富 根据 统计 并 参考 邻近 地 区 植物 志 ( 河 北 植物 志 编 辑 委 员 会 ,1990 ;辽宁 植 物 志 编 辑 委员 会 ,上 1985) , 雾 灵 山 有 野生 维 管 植 物 116 科 386 属 816 种 。 木 本 植物 占 植物 总 数 18.1% ,草本 植物 昌 占 植物 总 数 81.9% 。 其 中 温带 区 系 成 分 占 绝对 优势 。 菊 科 占 13.1% REPT IG, RA 56.5% , 豆 科 占 5% BEA 4.1% ERB A 4% 从 植物 种 类 上 表现 了 雾 灵山 的 优势 。 Hl ， 雾 灵山 与 毗邻 山区 主要 植物 种 类 对 比 地 区 MP AAR HERE FH BH ZRA BA 百合 科 BRA SHA Ait % FRi (RFMD 776) 102 70 51 39 32 31 29 25 25 25 429 55 百花 山 ( 被 子 植物 648) 64 24 36 31 21 29 19 30 18 20 292 45 松山 (被 子 植物 635) 73 54 10-4 > 505 Sh-20 Te Ce 13 il 308 49 注 :百花 山 1700 hm2 ;松山 6667 hm? ; F Ri) 8865 hm? . 2.2 有 一 定数 量 的 古老 种 ,起 源 比 较 古 老 筋 灵山 植物 区 系 起 源 于 北极 第 三 纪 植物 区 系 ,其 主要 成 分 是 第 三 纪 ( 冰 川 期 ) 植 物 区 系 的 残 遗 。 本 区 的 高 等 植物 ,从 中 生 代 起 就 一 直 在 温带 ` 暖 温带 气候 条 件 下 生长 发 育 , 所 以 保留 了 较 多 的 古老 植物 。 本 地 区 单 种 属 科 16 个 ,如 木兰 科 Magnoliaceae, 62 Ft Polemoniaceae 等 , 占 科 总 数 的 20% 左 右 。 单 种 属 22 个 ,如 风 箱 果 属 Physocarpxs、 狼 毒 属 Stellera 等 占 本 区 属 总 数 6% , 少 种 属 有 22 个 ,如 云 杉 属 Picea \ 胡 桃 属 Juglans 等 , 占 总 属 数 的 7% 。 2.3 区 系 成 分 复杂 筋 灵山 植物 属于 泛 北 极 植物 区 的 中 国 一 日 本 植物 亚 区 ,是 华北 植物 区 系 的 一 部 分 。 本 山 区 植物 区 系 较 为 复杂 , 既 有 明显 的 古老 性 ,也 有 不 少年 轻 成 分 。 45 RAE Gt Fe AE (1991) 中国 种 子 植物 属 的 分 布 区 类 型 "划分 , 雾 灵 山 植物 北 温带 分 布 属 占 总 属 数 41.6% ,为 本 山 的 基本 组 成 成 分 ;世界 分 布 属 占 12.4% , 旧 世 界 温带 分 布 属 13.2% , 泛 热 带 分 布 占 9.1% 东亚 和 北美 间 断 分 布 属 占 5.6% ,中 国 特有 分 布 属 占 0.9% 。 区 系 成 分 的 多 样 性 表现 于 (1) 欧 洲 西 伯 利 亚 森 林 区 系 成 分 。 如 云 杉 属 ,落叶 松 属 (Lar- ix) , 杨 属 〈Populus ) , 柳 属 (Saliz ) ,胡桃 属 (Juglans ) ,桦木 属 ( Betula ) , #5) ( Quercus ) , 榆 属 ( Ulmus ) , BB ( Acer) , UR ( Tilia), T EB ( Syringa ) , 3€3E JR ( Viburnum)“, Hp BL HME. BARBRA ROR T AGB a Ay HE (2) FL AR BB BGS} A A Se oy BS UR BRP 《中国 科学 院内 蒙古 、 宁 夏 综合 考察 队 ,1985 ) 。 草本 植物 的 一 些 重要 属 ,大 部 分 是 北 温带 成 分 。 0 HE JR (Artemisia) 16 FH, & IR ( Carex) 19 FH, BIB ( Polygonum )17 #, Rl 3 38 IB ( Saus- surea )14 种 , 沙 参 属 (Adezohpora )10 种 , 拂 子 茅 属 ( Calamagrositis ) 等 ; 欧 亚 -北美 草原 成 分 ， 如 年 熟 禾 属 (Pon ), 针 茅 属 ( Stipa ) 等 。(3) 迁 入 成 分 和 地 史上 热带 气候 条 件 下 起 源 的 植 牺 成 Sy , AN RE ( Zizyphus jujuba var. spinosa). #4 ( Vitex negundo var. heterophylla). #2 (Polemonium laxiflorum) 等 。 OF HD PR ir Te AAP A} AY BL OK BL TE BL SL (Bignoniaceae) 马鞭 草 科 ( Verbenaceae) , fi = Ft (Rhamnaceae) & , He Sb , Ly dh Et OH pk OR Ay BR 型 欧 - 亚 北部 成 分 舞 稚 草 ( Maianthemum bifolium )、 铃 兰 ( Convallaria majalis )、 及 松下 兰 ( Hypopitys monotropa ) . je Bir Et ( Pyrola rotundifolia var. chinesis ) 一 些 欧 一 亚 广 布 的 自生 和 腐生 的 兰 科 植物 。 因此 ,本 区 系 中 具有 一 些 热带 亲缘 的 成 分 影响 ， Fa Sb ,本 区 尚未 发 现 特有 植 物 ,但 有 中 国 特有 种 3 个, 即 青 檀 〈ZPirerceziis tartarinowit ) , th #8 BX ( Oresitrophe rupifraga ) 和 蚂 昨 腿 子 ( Myripnois diziozica ) 。 华 北 特有 成 分 如 知 母 ( Anemarrhena asphodeloides ) 北京 虎 耳 . ‘ \ AN Dt WARS :河北 雾 灵 山 植物 区 系 分 析 es Ee #i( Sazifraga sibirica var. pekinensis). B 4€ i 46K (Sorbus pohuashanensis ). AR BE /\ Mill 4E (Hydrangea bretschneideri) 等 。 国 家 保护 植物 有 风 箱 果 (Physocarpus amurensis )、 野 大 豆 (Glycine soja) 核桃 杰 (Juglans mandshurica ). 48. RI HIM ( Acanthopanax senticosus ) 等 。 栽培 区 系 成 分 ,多 见于 低 山 沟谷 ,坡地 目前 已 开垦 为 农田 、 果 园 。 主 要 的 栽培 植物 有 玉米 、 栗 、 高 粱 、 小 麦 \ 水稻、 谷子 、 莽 麦 、 豆 类 \ 葱 、 葛 卜 \ 核 桃山 里 红 \、 梨 \ 板 栗 等 几 十 种 。 3 植被 的 垂直 分 布 明 显 雾 灵山 地 区 的 地 理 位 置 和 与 此 相关 的 气候 条 件 ,特别 是 水 热 复 合 因素 ,决定 了 植被 分 布 的 总 体格 局 ,而 地 瑶 特 征 可 导致 水 热 状 况 组 合 变化 ,从 而 影响 植被 的 分 布 ,山体 呈 东北 一 一 西南 走向 ,阴阳 差异 显著 。 地 形 条 件 的 差异 引起 所 有 生态 因子 的 显著 变化 。 海 拔高 度 及 坡 向 的 不 同 ,使 水 热土 \ 肥 组 合 情 况 形成 了 各 自 不 同 的 特点 ,从 而 导致 小 气候 \、 土 壤 的 垂直 分 异 ( 中 国 植被 编辑 委员 会 ,1980) 。 因 此 植被 的 垂直 分 布 规律 表现 的 十 分 明显 。 根 据 雾 灵山 植被 及 群落 组 成 种 类 和 生态 外 犁 的 不 同 , 可 划分 为 5 个 植被 垂直 带 。 3.1 低 山 农田 、 果 林 、 灌 丛 带 分 布 于 海拔 800 m 以 下 阴 坡 和 900 m 以 下 阳 坡 。 本 带 的 原生 植被 应 是 落叶 冰 叶 林 ,由 于 受 人 类 生产 活动 的 影响 ,原生 植被 已 遭 破 坏 。 在 地 势 平 坦 的 盆地 及 坡地 上 大 部 分 已 开垦 为 农 田 或 果园 ,在 坡度 较 陡 的 地 段 为 次 生 灌 丛 或 灌 草 丛 。 3.2 中 山下 部 落叶 阁 叶 林 带 分 布 于 海拔 800 一 1400 m 阴 坡 和 海拔 900 ~ 1500 m AY PAK, LAT AR ER DR TAA OK LL ta BK 杨 桦 林 为 主 ,在 沟谷 地 段 有 杂 木 林 。 本 带 植被 具 明 显 的 次 生性 特点 ,植被 的 恢复 较 好 , 正 向 原 生 落 叶 阀 叶 林 植 被 演 蔡 。 3.3 中 山上 部 针 冰 混交 林带 分 布 于 海拔 1400 一 1600 m 阴 坡 和 海拔 1500 一 1700 m PAIK. AE AIR AHA A 明显 的 次 生性 和 过 渡 性 特点 。 阔 叶 树 种 占 绝对 优势 ,如 : 山 杨 ` 白 桦 、 环 皮 桦 为 主 。 寒 温 性 针 叶 树 青 杆 、 白 杆 、 华 北 落叶 松散 生 于 阔 叶 林 中 。 3.4 中 山 部 寒 温 针 叶 林 带 本 带 的 原生 寒 温 针 叶 林 已 不 复 存在 ,目前 大 部 分 为 人 工 营 造 的 华北 落叶 松林 ,生长 良好 ， 大 体 的 分 布 界限 为 海拔 1600 一 1800 m 的 阴 坡 及 海拔 1700 一 1900 m 的 阳 坡 。 3.5 山顶 次 生 草 句 带 分 布 于 海拔 1800 m 以 上 的 阳 坡 。 草 旬 次 生性 明显 ,以 山顶 杂 草 类 草 旬 为 主 。 4 讨论 与 结论 筋 灵山 国家 级 自然 保护 区 ,是 华北 地 区 植物 、 植 被 保存 较 好 的 地 区 之 一 ,具有 典型 的 暖 温 带 山地 生态 系统 ,是 华北 地 区 植物 种 类 最 丰富 的 地 区 之 一 。 通 过 我 们 的 研究 可 以 发 现 :(1) 植 物种 类 较为 丰富 , 昔 玫 植物 , 茧 类 植物 和 种 子 植物 共计 1000 余 种 , 约 占 河 北 省 全 部 植物 种 类 的 36% ,地 理 成 分 多 种 多 样 。(2) 植物 区 系 的 温带 性 质 占 绝对 优势 。 根 据 种 子 植物 386 属 的 分 布 区 类 型 分 析 , 雾 灵山 北 温带 分 布 属 占 总 属 数 的 S2% ,为 本 山 的 基本 组 成 成 分 ; 旧 世 界 温带 分 布 属 占 13.2% ,为 第 二 位 。(3) 暖 温带 山地 植被 垂直 分 布 明显 。 本 山区 植物 区 系 成 分 有 明显 复杂 性 `. 过 渡 性 \ 古 老 性 特点 及 物种 多 样 性 ,值得 进一步 研究 和 探讨 。 140 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 参考 文 南 北京 师范 大 学 生物 系 .1984. 北 京 植物 志 (上 、 下 册 ). 北 京 :北京 科技 出 版 社 河北 植物 志 编 辑 委员 会 .1990. 河 北 植物 志 (1- 3 卷 ) .石家庄 :河北 科学 技术 出 版 社 辽宁 植物 志 编辑 委员 会 .1985. 辽 宁 植 物 志 (上 册 ). 沈 阳 : 辽 宁 科 学 技术 出 版 社 吴 夕 饥 .1991. 中 国 种 子 植物 的 分 布 区 类 型 ,云南 植物 研究 (增刊 IV).1- 139 杨锐, 胡 东 .1985. 雾 灵山 的 种 子 植物 ,北京 师范 学 院 学 报 (自然 科学 版 ).(2):95 — 106 中 国 植被 编辑 委员 会 .1980. 中 国 植被 .北京 :科学 出 版 社 中 科 院 内 蒙古 ,宁夏 综合 考察 队 .1985. 内 蒙古 植被 .北京 :科学 技术 出 版 社 STUDIES ON THE FLORA OF WULINGSHAN MOUNTAIN Hu Dong , Zhang Weilai , Li Yougang (Department of Biology, Capital Normal University, Beijing 100037) Wulingshan Nature Reserve, situated in the eastern part of northern China, is located at 40°29’ ~40°36'N,and 117"17 ~117°35’E. Its peak, 2116.2 m above sea level, is the second highest: peak of Hebei Province. Its climate belongs to warm temperate type. The climates of the northern and the southern part of the mountain are different. Plant species in this mountain are plentiful, including more than 800 of vascular plants , which represent 380 genera and 116 families. Their geographical components are complex, with the northern temperate elements accounting for 41.6%, the cosmoplitan ones 20.4% , the old world temperate ones 13.2% , the pantropic ones 9.1% ,the East Asian ones 7.2% ,the East Asian and North American disjunct ones 5.6% , and the endemic species to China 0.91%. Key words: Wulingshan, Vascular plants ,Floristic analysis FLig ke S UA WAA RHR DEMARBAH OAR * ee ‘* 对 百 山 祖 冷 杉 的 现在 .过 去 和 未 来 趋势 的 初步 探讨 FL HTK Rwy A? C 中 国 科 学 院 植 物 研 究 所 ,北京 ”100093) (2 浙江 省 庆 元 县 林业 局 ,浙江 庆 元 323800) 摘要 FAH (Abies beshanzuensis ) 于 1987 年 被 国际 物种 保护 委员 会 (SSC) 公 布 列 为 世 界 上 最 濒危 的 12 种 植物 之 一 。 现 存 的 4 株 局 限 分 布 在 庆 元 县 百 山 祖 海 拔 1700m 的 谷地 。 生 境 十 分 脆弱 。 本 文 是 笔者 们 为 “加 强 自 然 保 护 ,拯救 百 山 祖 冷 杉 "学术 讨论 会 提交 的 论文 ,也 许 这 些 观 点 对 于 某 些 珍稀 、 濒 危 植物 物种 的 保护 、 引 种 栽培 具有 一 些 参考 价值 。 值 得 提 及 的 是 ， 涉及 百 山 祖 冷 杉 历 史 地 理 时 ,由 于 某 些 时 段 缺 少 古 植物 学 证 据 , 尚 需 进 一 步 补 充 。 关键 词 ” 百 山 祖 冷 杉 现在 状况 晚 第 四 纪 历 史 未 来 趋势 ”濒危 物种 保护 百 山 祖 冷 杉 (Apies pgeshazzxezsis) 现 仅 分 布 在 浙江 省 庆 元 县 百 山 祖 海拔 1700 m 的 非常 狭 小 避风 鸭 兮 地 ,在 与 亮 叶 水 青冈 (Fogws xcziada ) 等 乔木 树种 混交 中 显现 出 十 分 脆弱 的 生态 环 境 ( 吴 鸣 翔 ,1976)。 在 长 期 地 质 历史 (尤其 是 末次 冰期 ) 条 件 作 用 下 ,与 外 界 环境 (气候 土壤 、 水 分 ) 保 持 着 相对 的 统一 , 当 进 入 距 今 大 约 10000 年 的 全 新 世 , 随 着 全 球 性 气候 的 变 暖 和 人 为 活动 的 影响 的 加 剧 ,其 个 体 和 群体 生态 都 在 不 同 的 程度 上 遭受 破坏 ,使 仅 存 的 4 株 百 山 祖 冷杉 长 势 很 差 ,花粉 大 都 不 成 熟 ,种 子 难 育 ,自然 繁殖 能 力 已 十 分 脆弱 。 故 被 国际 物种 保护 委员 会 于 1987 年 公布 定 为 世界 最 濒危 的 12 种 植物 之 一 。 鉴 于 这 一 物种 在 生物 学 ` 地 理学 和 气候 学 上 都 具有 十 分 重要 的 意义 ,因此 引起 当地 政府 和 林业 局 的 重视 ,从 而 在 1985 年 建立 起 浙江 省 级 百 山 祖 自 然 保 护 区 ,1992 年 又 上 升 为 国家 自然 保护 区 。 在 该 种 发 现 与 定名 人 吴 鸣 翔 先 生 的 BAT , 尽 其 能 力 开 展 保护 和 繁殖 实验 。 采 用 插 插 和 嫁接 使 百 山 祖 冷杉 的 无 性 繁殖 获得 成 功 (《 沈 明 温 ,1989) 。 也 许 嫁 接 法 受到 其 亲本 的 影响 ,使 其 遗传 性 有 所 改变 ,采取 插 插 法 则 受 一 年 生 枝 条 数量 的 限制 ,不 利于 濒危 母 株 的 保护 。 但 在 当前 采用 组 织 培养 尚未 成 功 的 情况 下 (即使 成 功 同 样 也 会 有 性 状 变异 和 遗传 性 改变 的 可 能 ) ,依靠 无 性 繁殖 无 疑 在 挽救 这 一 濒临 灭绝 的 物 种 中 , 仍 具 有 十 分 重要 的 理论 和 经 济 价值 。 因 此 为 了 挽救 这 一 物种 必须 集 思 广 议 ,采取 相应 的 措施 。 著 名 教授 吴征 镁 、 吴 中 伦 等 曾经 为 " 抒 救 百 山 祖 冷杉 研讨 会 "提出 书面 意见 ,与 会 的 代表 们 则 通过 对 该 区 的 科研 实践 提出 很 好 的 建议 。 根 据 与 会 代表 的 启示 和 三 次 在 该 区 的 选 点 和 采 样 分 析 ,我 们 提出 如 下 意见 供 参 考 。 1. 加 强 对 百 山 祖 冷 杉 生长 地 现代 生态 学 (气候 土壤 水 分 ) 的 动态 观察 和 作 较 广 范围 的 生 物 区 系 方面 的 调查 ,揭示 生态 诸 因子 和 生物 学 特性 间 的 关系 。 并 可 应 用 百 山 祖 防火 观察 塔 设 置 仪器 作 较 长 期 的 物候 记录 ,无 疑 多 年 的 气候 因子 分 析 会 在 制定 百 山 祖 冷杉 的 保护 措施 和 人 工 繁殖 上 发 挥 作用 。 2. 无 性 繁殖 方法 的 继续 探索 。 尽 管 保 护 区 以 日 本 冷杉 作 砧 木 \ 百 山 祖 冷 杉 作 接 穗 嫁接 获 * 国家 自然 科学 基金 项 目 (39470123)、 中 国 科学 院 古 生物 与 古人 类 基础 研究 特别 支持 费 资 助 项 目 得 成 功 , 原 因 之 一 是 日 本 冷杉 和 百 山 祖 冷杉 都 是 生长 在 亚洲 东部 受 海洋 性 气候 影响 的 较 低 海 ib ,属于 较 温 暖 的 一 组 类 型 。 如 果 能 以 台湾 冷杉 (A. Rawakamii ) Mi FE EAE 和 等 地 发 现 的 冷杉 做 砧木 和 百 山 祖 冷 杉 嫁接 有 可 能 更 易 成 功 。 因 这 些 冷 杉 的 生境 较为 一 致 , 同 轴 样 也 存在 扩大 繁殖 提供 新 的 造林 树种 问题 。 相反 ,如 选取 生长 在 东北 、 华 北 和 西南 高 原 上 性 喜 “ | 寒 温 潮湿 的 冷杉 作 砧 木 则 可 能 不 利 。 3 .组织 培养 是 百 山 祖 冷 杉 快速 繁殖 的 有 效 方法 之 一 。 问 题 是 能 否 筛选 出 促使 愈 伤 组 织 分 化 的 培养 基 , 随 之 是 将 试管 苗 回 归 到 大 自然 。 无 疑 实 验 仪器 设备 的 添置 和 科学 的 管理 是 十 分 必要 的 。 当 然 吸 收 有 关 专 家 协作 和 保护 区 选送 有 事业 心 的 科研 人 员 到 国内 外 先进 的 实验 室 进 ， 行 百 山 祖 冷 杉 的 组 织 培养 ,可 望 取得 新 的 进展 。 4. 开 展 百 山 祖 地 区 植被 历史 的 研究 。 研 究 百 山 祖 冷 杉 的 过 去 可 为 了 解 现 在 和 未 来 提供 环 境 代用 资料 。 随 着 生产 力 的 发 展 和 人 类 对 自然 界 影响 的 明显 加 深 , 地 质 历史 愈 新 对 现在 和 未 来 就 您 有 更 大 的 相似 性 和 可 比 性 。 通 过 对 百 山 祖 地 区 不 同 海拔 高 度 湖 沼 相 沉积 物 进行 较 高 精 密度 的 取样 和 放射 性 碳 素 年 龄 测定 、 孢 粉 分 析 和 淡 片 统计 ,从 而 有 可 能 揭示 最 近 30000 年 来 的 植被 历史 ( 陈 西 庆 ,1987)。 从 庆 元 蛤 湖 乡 兰 泥 村 林家 后 沼泽 地 深 1.75 一 2.0 m 取样 经 中 国 社 会 科学 院 考 古 研究 所 !#C 测 年 为 距 今 1120 + 95 年 ( 即 公元 830+ 95 F) RKB MWR 2.0~2.5 m 测 年 距 今 1045+135( 公 元 905+ 135 FE) RICH AN LY Bk PR 1.5 一 1.85 m 测 年 距 今 为 10025 + 150 年 (公元 前 8075 土 150 FF) BAA 1 SHUR O.9~1.0 mv 测 年 为 距 今 3985+125 年 。 上 述 4 个 测 年 样 数据 与 深度 有 很 大 的 差异 , 即 林家 后 沼泽 地 和 黄 坛 村 为 快速 的 山 间 沉积 , 虽 深 2 m, 但 距 今 只 有 1000 多 年 ,而 上 洋 湖 则 为 较 理 想 的 剖面 。 令 人 遗憾 的 是 ,我 们 还 未 找到 能 揭示 最 近 30000 年 以 来 的 连续 剖面 。 从 代表 百 山 祖 现 代 特 征 植 被 的 垂直 带 和 上 洋 湖 区 所 做 的 表土 分 析 ,未 见 到 或 仅 个 别 出 现 百 山 祖 冷杉 的 花粉 。 组 合 中 是 以 松 或 常 绿 落叶 闪 叶 树 花 粉 和 蕨 类 植物 的 孢子 占 优势 。 这 说 明 近年 冷杉 花粉 产量 低 或 不 能 长 距离 地 搬运 。 由 于 冷杉 主要 分 布 于 北半球 寒带 和 温带 地 区 ,与 云 杉 有 着 较为 一 致 的 分 布 格局 。 鉴 于 它们 在 北半球 晚 更 新 世 有 着 较 今 更 为 广泛 的 分 布 以 及 它 们 在 植物 学 和 地 理学 上 的 意义 ,因此 不 少 作 者 涉及 到 它们 的 现代 和 过 去 分 布 及 其 与 生态 因子 间 的 关系 〈《 徐 仁 等 ,1965,1980; FL AB Fe FH, 1980, 1984 ,1991,1992,1996; 李文华 等 ,1989， 1983; 张 林 源 等 ,1987; RBM ,1983,1985; 陈 西 庆 ,1987; 应 俊生 ,1989; 王建 ,1990; 陈 楚 莹 等 ,1991; Tsukoda,1983; Takeuti 和 Ozaki,1987) 。 鉴于 它们 的 分 布 与 特定 的 生态 条 件 ,特别 是 水 热 条 件 相 联系 ,在 华北 东北 及 青藏 高 原 上 由 它们 组 成 的 暗 针 叶 林 ,其 森林 上 限 最 热 月 的 平均 气温 为 10 ,其 分 布下 限 最 热 月 平均 气温 15 TC , 低 于 或 高 于 这 一 温度 则 不 利于 暗 针 时 林 生长 (李文华 等 ,1970) 。 有 人 认为 暗 针 叶 林 分 布 区 温度 的 高 低 及 其 年 分 配 相 当 严 格 地 受 当 地 年 温差 制约 ( 吴 锡 洛 ,1983)。 王 建 则 认为 , >0 CAMERA >5f 的 月 积温 是 影响 和 控制 寒 温 性 暗 针 叶 林 分 布 与 发 育 的 两 个 重要 的 热量 指标 (王建 ,1990)。 一 般 看 ,作为 云 杉 .冷杉 组 成 的 暗 针 叶 林 要 求 的 相对 湿度 不 低 于 60% ,年 降水 量 S500 mm, 事实 上 中 国 和 日 本 存在 着 两 类 不 同性 质 的 暗 针 叶 林 。 浙 \ 桂 、 黔 、 乾 发 现 的 冷杉 都 与 亚热带 的 落叶 闪 叶 树种 混交 ES 找到 冷杉 ,然而 未 发 现 常 伴生 的 云 杉 , 实 际 上 属于 东北 亚 分 布 的 较 温 暖 潮 湿 的 类 型 ， (PR PER, 1987; FL AA he SF 1992; 石 宁 ,1996)。 根 据 万 里 林场 海拔 1080 m 的 气象 记录 , 按 高 度 递减 率 推荐 ,1700 m 的 百 山 祖 冷 杉 生 长 地 的 年 平均 气温 约 8.4 裤 ,最 热 月 气温 可 达 18 区 ,年 降水 量 超过 2000 mm ,平均 相对 湿度 可 达 95% 。 由 于 受 东 亚 季风 的 影响 ,这儿 风 大 , 冬 春 湿 冷 ,霜冻 FLA fee F Xt A WIAA AE TE ARR IE A BRIT - 143 > 期 很 长 ,最 低 气 温 可 达 -15 Co. FARA ARAB MR KK ARK AK 特征 , fe FERS 30000 ~ 20000 年 时 ,由 冷杉 \ 云 杉 、 铁 杉 、 柳 杉 、 杉 木 和 一 些 落 叶 冰 时 树种 组 成 AY Et Ot PRE ET MTR ACKER TRO BOAO HK MB. BUHAY TEU REY 杉 、 焚 净 山 冷杉 以 及 今后 还 有 可 能 发 现 新 的 冷杉 ,很 可 能 成 为 晚 冰 期 时 向 低 山 丘陵 甚至 平原 上 扩展 的 佐证 。 只 是 在 进入 被 称 之 为 全 新 世 ( 冰 后 期 ) ARERR, CHES TIES 8500~ 3000 年 的 高 温 期 ,由 于 冷杉 、 云 杉 组 成 的 暗 针 叶 林 对 水 热 条 件 表现 出 的 脆弱 性 ,使 得 它们 在 华 东 低 山地 区 失去 优势 地 位 ,而 被 落叶 闪 叶 和 常 绿 阔 叶 林 所 代 攻 ,而 百 山 祖 冷 杉 却 被 保留 在 狭小 的 室 间 ,因此 在 某 种 意义 上 说 ,它们 可 以 作为 晚 冰期 受 海洋 性 气候 影响 地 区 的 "活化石 ”。 无 论 是 百 山 祖 冷 杉 以 及 后 来 在 湘 、 桂 、 黔 、 闽 发 现 的 冷杉 都 是 不 同 于 我 国 北 方 和 青藏 高 原 上 组 成 寒 温 性 针 叶 林 和 亚 高 山 针 叶 林 的 冷杉 类 型 。 现 今 的 气候 不 利于 它们 的 繁殖 。 促 使 生长 在 高 海拔 的 哦 眉山 冷杉 近年 受到 自然 和 人 为 性 的 影响 而 衰亡 ( 陈 楚 莹 等 ,1991) 。 自 本 世纪 70 年 代 以 来 , 随 着 生产 力 的 发 展 , 人 类 对 自然 界 的 影响 明显 加 深 , 特 别 是 由 于 CO, 等 温室 气体 含量 的 增加 ,引起 全 球 性 气候 的 变 暖 ,酸雨 增加 ,加 上 人 为 的 开垦 、 火 烧 一 定 会 导致 某 些 物种 外 界 条 件 的 变化 (如 夏季 的 高 温 、 干燥 、>0 忆 的 月 温度 积温 过 高 或 过 低 等 ) ,从 而 导致 十 分 脆弱 的 某 些 生物 属 种 的 缩小 甚至 消失 。 因 此 在 对 百 山 祖 冷 杉 发 生 挽 救 呼吁 时 ,应 当 加 强 对 保护 区 的 生态 环境 和 研究 经 费 的 资助 ,我 国 东部 现存 的 数 种 冷杉 则 是 很 好 的 研究 对 象 。 致谢 :承蒙 庆 元 县 林业 局 百 山 祖 自 然 保护 区 在 野外 考察 选 点 期 间 给 予 的 诚恳 帮助 , 沈 明 温 、 毛 小 荣 、 马 海 条 等 诸 先生 的 热情 指导 和 有 照顾 ,在 此 一 并 致谢 。 参考 文 献 陈 西 庆 .1987. 晚 冰期 与 现代 两 类 不 同 生态 暗 针 叶 林 的 研究 及 其 意义 .地 理科 学 .7(3) :220 - 230 陈 楚 莹 , 雇 利 平 .1991. 峨 眉山 冷杉 衰亡 原因 的 初步 研究 .应 用 生态 学 报 .3(1):1-8 傅 立 国 , 吕 良 浚 , 莫 新 礼 .1980. 冷 杉 属 植物 在 广西 与 湖南 首次 发 现 .植物 分 类 学 报 .18(2):205 -210 {= , FLAG ee , ALIS K.1980. 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Saite Ho-on Kai Mu- * 144 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 seum Research Bulletin .55:13 — 20 DISCUSSION ON THE PAST AND PRESENT SITUATION AND FUTURE TRENDS OF ABIES BESHANZUENSIS Kong Zhaochen , Du Naigiu, Wu Mingxiang : ("Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093) (? Forestry Bureau of Qingyuan County, Zhejiang Province, Qingyuan 323800) Baishanzu Nature Reserve is located in Qingyuan County, southwest of Zhejiang Province. There are only four individuals of Abies beshanzuensis M.H. Wu occurring within a mountain val- ley with an altitude of 1700 m above sea level, so it is one of the 12 most rare and endangered — plant species listed in the International Species Security Committee (SSC) in 1987. This paper ; discusses the current situation, the distribution in history and predicts the future trends of A. be- shanzuensis . It is pointed out that the palynological evidence is still lacking on some layers. Thus it is necessary to make further investigation. Key words: Abies beshanzuensis , Present situation , Geographical history, Development trends Xi) Al ok SE: A DG J] BB BB TL Bie HT BRAK GR TE Dy & FF HEE i KOE RRATBPSAtaRKRTEDSRERH © 刘 和 林 AH (四 川 省 林业 科学 研究 院 ,成 都 ”610081) 摘要 ”本文 从 历史 植物 地 理学 的 角度 、 根 据 川西 南山 地 园 宁 县 沉 黄 沼泽 地 层 中 发 气 出 中 全 新 得 以 来 保存 完好 的 大 量 古 森林 遗迹 资料 ,通过 多 学 科 综 合 性 研究 证 实 , 中 全 新 世 ” 沉 黄 古 森 林 ” 距 今 约 7000 多 年 ,是 由 44 科 、55 B73 种 森林 植物 组 成 ,以 铁 杉 为 主要 建 群 种 ,林内 混 生 有 多 种 常 绿 和 落叶 针 冰 时 树种 。 从 该 森林 的 演变 和 种 类 组 成 变化 得 知 , 在 距 今 4300 一 2800 年 间 ， 铁 杉 和 阔叶树 种 数量 减少 ,云南 松 数量 增加 ,杉木 已 从 森林 中 消失 ; 距 今 2800 年 以 来 铁 杉 进 一 步 减少 ,云南 松 显著 增加 , 黄 杉 、 华 山 松 、 油 杉 、 梓 木 . 木 荷 、 机 木 逐渐 从 森林 中 消失 ; 距 今 2000 年 左右 , 铁 杉 和 雪松 从 森林 中 消失 。 目 前 该 地 区 森林 已 演变 成 云南 松林 或 松 标 混交 林 。 森 林 生态 环境 演变 大 致 分 为 4 个 阶段 :(1) 温 暖 多 雨 阶段 ( 距 今 7000 年 以 前 );(2) 温 暖 湿 润 阶段 ( 距 今 7000 一 4500 年 );(3) 温 暖 潮 润 阶段 ( 距 今 45300 一 2800 年 );(4) 温 暖和 干燥 阶段 ( 距 今 2800 年 以 来 ) 。 由 上 可 见 , 沉 黄 中 全 新 世 古 森林 及 生态 环境 的 演变 ,提供 了 这 一 森林 生态 系统 在 时 间 和 空间 上 物种 多 样 性 变化 的 实例 。 关键 词 ”历史 植物 地 理学 ”十 植物 学 PORWR RARE FSA 森林 是 由 各 种 森林 植物 动物、 微生物 及 其 与 环境 组 成 的 相互 影响 互相 制约 不断 发 展 的 统一 体 。 由 于 其 组 成 种 类 的 多 样 性 和 相互 联系 的 复杂 性 ,所 以 它 又 是 一 个 极其 复杂 的 多 要 素 、 多 变量 的 生态 系统 。 和 森林 及 其 物种 在 不 同 的 历史 时 期 和 空间 ,在 内 外 力作 用 下 ,处 于 不 断 发 生 、 发 展演 变 、 分 化 和 消亡 的 过 程 ,进而 形成 不 同 的 森林 生态 系统 ,表现 出 森林 生态 系统 的 各 种 生物 多 样 性 特点 。 生物 多 样 性 是 地 球 40 多 亿 年 生物 进化 的 结果 , 它 既 为 人 类 提供 了 优美 的 生活 环境 ,也 为 :xz 人 类 提供 了 各 种 各 样 的 重要 物产 资源 ,因此 , 它 又 是 自然 环境 质量 的 反映 。 所 以 ,生物 多 样 性 越 来 越 受到 重视 。 据 研究 ,地 球 上 目前 每 天 大 约 有 1 种 植物 灭绝 ,地 球 环 境 逐 渐 恶 化 ,使 生物 多 样 性 受到 挑战 、 使 资源 和 环境 受到 威胁 。 众 所 周知 ,生物 多 样 性 是 历史 的 产物 , 具 时 间 和 空 间 特 点 ,本 文 从 地 质 历 史 时 期 与 目前 生物 多 样 性 的 比较 为 例 ,进而 探讨 中 全 新 世 以 来 “ 沉 黄 十 森林 "生物 多 样 性 变化 的 趋势 。 1 研究 地 区 概况 川西 南山 地 冕 宁 地 区 , 古 森 林 遗 迹 埋藏 于 沉 黄 沼泽 地 层 中 ,该 区 属 四 川 省 凉山 萝 族 自治 州 BTAMSRPYNS His M PRAM 48 km。 位 于 北纬 20"44 ,东经 102"14- ,1981 FOAM 业 科 学 研究 院 在 其 沼泽 地 层 中 发 现 大 量 保存 完好 的 阴沉 木 . 树 叶 、 果 实 、 树 皮 等 古 森 林 遗 迹 ,经 研究 分 析 证 实 :该 古 森 林 为 距 今 约 7000 年 的 中 全 新 世 森 林 遗 迹 ,遗迹 系 分 期 埋藏 ,剖面 从 下 至 上 时 间 序 列 清楚 , 具 重 要 研究 价值 ( 刘 和 林 , 王 德 银 ,1984)。 受 到 四 川 省 政府 重视 ,采取 了 相应 * 部 分 资料 来 源 于 国家 自然 科学 基金 项 目 “ 四 川西 南部 古 森 林 选 迹 及 其 环境 背景 与 森林 演变 关系 的 研究 ” 146 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 的 保护 措施 ,并 于 1983 年 列 题 对 古 森 林 遗 迹 进行 多 学 科 综 合 性 研究 。 发 掘 调查 探 坑 13 个 , 收 集 大 化 石 标 本 和 分 析 样 品 280 个 ,在 沉 黄 附 近 作 了 地 质 槽 探 训 面 9 处 和 剂 面 8 条 ,并 进行 了 植 被 土壤 以 及 地 质 外 围 区 考察 ,对 森林 遗迹 210 个 标本 作 了 形态 分 类 鉴定 HAT RRMA 粉 分 析 ,木材 与 泥炭 14C 距 今年 龄 测定 及 理化 性 质 分 析 , 泥炭 与 土壤 大 量 元 素 及 微量 元 素 、 粘 土 矿物 成 分 及 伴生 砂 样 分 析 , 显 微 鉴定 等 分 析 测试 项 目 87 项 ,样品 474 个 。1988 年 申请 国家 自然 科学 研究 基金 项 目 进 行 了 “四 川西 南部 古 森 林 遗 迹 及 其 环境 背景 与 森林 演变 关系 的 研 . 究 ", 对 有 关 森 林 遗 迹 作 了 进一步 对 比 研究 。 现 以 其 中 原 地 埋藏 ,保藏 完好 的 “ 沉 黄 古 森 林 遗 迹 ” 的 资料 ,探讨 该 地 中 全 新 世 以 来 森林 生物 多 样 性 变化 的 趋势 。 2 野 宁 “ 沉 黄 "中 全 新 世 以 来 森林 的 演变 ( 孔 昭 宕 等 ,1982) 2.1“ 沉 黄 " 古 森林 的 种 类 组 成 及 群落 特征 根据 大 化 石 鉴 定 与 孢 粉 分 析 资 料 ,6000 年 前 “ 沉 黄 " 古 森 林 植 物 计 有 55 属 73 种 ,分 属 44 科 。 其 中 包括 主要 乔 灌 木 树种 11 科 15 属 18 种 沉 黄 " 古 森 林 以 丽江 铁 杉 (Tsuga forrestii ) 和 云南 铁 杉 (个 . durzosa ) 为 主要 建 群 种 ,其 组 成 树种 有 云南 松 (Pinaxs yunnanensis ), (Pseudotsuga sinensis )、 华 山 松 ( Pinus armandii ), & FH il 8 ( Keteleeria evelyniana )、 石 标 (Lithocarpus sp. ).## R#K (Cyclobalanopsis sp.) A Fh i FFE 3+ BL AD A Tai (Schima sp.) — HEA (Betula sp.). RAB (Juglans sigillata). #47 (Alnus sp.) *t BS (Rhododendron sp. ) 等 ,另外 有 个 别 雪 松 (Cedrus sp.), PHWAL BH A(Cunninghamia sp.). Pie A 300 4, 木 胸 径 30~80 cm。 林 木 直径 年 平均 生长 量 铁 杉 0.37(100 4) ~0.29(200 4) cm, 300 年 生 仍 保持 0.24 cm, 生 长 持续 期 长 ,生长 好 ;云南 松 1.3(30 年 生 ) 一 0.7(80 年 生 ) cm, RY 0.6 (24 年 生 ) 一 0.3(90 年 生 ) cm, 华 山 松 0.57(34 EA) ~0.34(70 FA) cm, 均 与 今 木 生 长 量 接 近 ,或 超过 今 林 。 从 林木 径 级 看 ,平均 胸径 , 铁 杉 约 50 cm, 云 南 松 28.8 cm, 黄 杉 28.5 cm, #1 松 41.0 cm, 阔叶树 种 36.6 cm。 根 据 树 种 组 成 与 径 级 分 析 ,森林 中 以 铁 杉 占 优势 , 林 分 的 垂直 结构 大 体 为 铁 杉 云南 松 等 针叶树 种 占 第 工 层 , 阀 叶 树种 构成 第 开 层 , 杜 鹏 等 灌木 为 第 亚 层 , 展 现 为 针 冰 混交、 多 树种 、 复 层 结构 的 林 相 特征 ,森林 天 然 更 新 较 好 , 林 分 茂密 , 林 下 枯 枝 落叶 丰 富 ,林地 水 土 保持 能 力 较 强 。 2.2 中 全 新 世 以 来 “ 沉 黄 "森林 演变 规律 森林 是 一 种 重要 的 自然 地 理 景观 ,是 一 定 自 然 历史 条 件 的 产物 。 它 因 受 多 种 内 、 外 因素 的 影响 和 制约 ,而 不 断 地 发 展 和 变化 ,如 森林 进行 着 自身 的 演 蔡 过 程 ,在 一 定时 期 ,森林 与 其 环境 之 间 达 到 相对 的 统一 。 因 此 ,森林 呈现 出 明显 的 时 间 与 空间 分 布 特点 。 根 据 遗 迹 中 埋藏 的 化 石 ( 表 1) 与 孢 粉 资料 ,该 区 森林 的 变化 大 体 可 分 为 三 个 阶段 :前 期 ( 距 今 约 6700 一 4500 年 ) 森 林 中 以 针叶树 种 占 优势 ,针叶树 种 中 以 铁 杉 为 主 ,阔叶树 种 中 档 木 、 桦 木 、 儿 耳 标 、 栎 类 等 数量 较 多 ,形成 以 铁 杉 为 主 的 针 阁 混交 林 。 此 时 期 森林 延续 的 时 间 较 长 ,从 组 成 树种 与 树种 生态 特 性 的 一 致 性 以 及 延续 时 间 看 ,森林 处 于 相对 的 稳定 阶段 。 中 期 ( 距 今 约 4500 一 2800 4B) RB 与 阔叶树 种 数量 减少 ,云南 松 数量 有 所 增加 , 黄 杉 、 华 山 松 ` 油 杉 亦 略 有 增加 , 因 湿 度 降 低 ,温度 增高 , 铁 杉 、 桦 木 \ 机 木 等 明显 减少 ,树种 更 替 加 剧 ,森林 演变 过 程 加 快 。 后 期 (fh 424 2800 年 VA Jet) , RAZ SO HE aE — 26 i >, Zs AS Sak BE HG od, BRAS HE LL HS Hh SME RE A Bh BRD 中 消失 ,表现 出 云南 松林 的 特征 ( 表 2). Xi) nl ok SE: A OJ] BS BB EL TT BRAK RT AE Wy & FF EE HL - 2a7 » 表 1 不 同时 期 倒 埋 林木 种 类 组 成 情况 于 HAF mS BY EE 树种 比例 (%) Eq 其 (年 ) Ae anu ke 华山 松 more. 早期 6700 一 4500 100 / / / / 早期 未 气 到 其 它 树 中 期 28.0 16.0 20.0 站 287 24.0 种 的 木材 ,但 有 其 它 后 期 2252 55.6 / 4 22.2 树种 的 果实 和 枝叶 表 2 不 同时 期 “ 沉 黄 "森林 树种 组 成 变化 情况 距 今年 龄 阶段 (年 ) 森林 树种 组 成 树种 云南 铁 杉 丽江 铁 杉 、 云 南 松 、 黄 杉 \ 华 山 松 、 6700 一 4500 油 杉 、 档 木 . 青 冈 \ 石 栎 等 4 BPEL LR AR 荷 .桦木 雪松、 杉木 云南 铁 杉 .丽江 铁 杉 云南 松 、 黄 杉 、 华 山 松 、 4500 一 2800 油 杉 、 档 木 . 青 冈 \ 石 栎 等 4 REL BL AR 杉木 i 桦木 .雪松 .杉木 云南 松 .云南 铁 杉 ILA HK RK 2800 年 以 后 ope 黄 杉 、 华 山 松 、 油 杉 、 桦 木 荷 、 雪 松 目前 AH XK %: SR PBKABRLA 3 上 古 气 候 与 生态 环境 的 变化 (中央 气象 局 研究 所 ,1997; 刘 伦 辉 , 邱 学 忠 ,1980) RR "全 新 世 孢 粉 组 合资 料 ,大 化 石 与 “C 年 龄 值 对 比 , 沉 黄 埋藏 古 森 林 所 反映 的 古 气 候 特征 可 分 为 4 个 时 期 : 工 .温暖 多 雨 期 ( 距 今 7000 年 以 前 ) :植物 类 型 以 喜 湿 热 的 蕨 类 植物 为 主 ,反映 出 温暖 多 雨 的 气候 特征 。 2. 温 暖 湿 润 期 〈 距 今 约 7000 一 4500 年 ) :森林 以 铁 杉 为 主要 建 群 种, 益 叶 树种 的 比例 较 高 , 间 有 山 砚 等 个 别 热 带 成 分 , 茧 类 植物 仍 占 较 大 比例 ,沼泽 发 育 , 泥炭 堆积 ,反映 出 十 分 温暖 湿润 的 气候 环境 。 3. 温 暖 潮 润 期 ( 距 今 约 4500 ~ 2800 年 ) :针叶树 种 比例 增加 , 阀 叶 树种 比例 下 降 。 针 叶 树 ”种 中 云南 松 比例 增加 , 铁 杉 数量 减少 , 喜 温 喜光 的 黄 杉 、 油 杉 数量 增多 ,是 铁 杉 向 云南 松林 演 变 的 过 渡 类 型 ,生境 湿度 下 降 ,气候 温暖 潮 润 。 4. 温 暖 干燥 期 (BES 4 2800 年 以 来 ) : 随 着 气候 变 干 ,云南 松 数量 显著 增加 , 铁 杉 数量 迅 速 减少 至 绝 灭 ,并 逐步 向 上 迁徙 ,目前 在 “ 沉 黄 "上 面 约 180 m (海拔 高 约 2430 my) 的 狭窄 谷 坡 处 有 小 片 丽 江 铁 杉林 残存 ,桦木 亦 同期 迁 升 至 海拔 2400 m WL, HERR AT AK EEE 谷 阴 湿 处 ,坡地 为 云南 松 纯 林 或 松 栎 混交 林 , 栎 类 已 由 湿性 栎 类 演变 为 干 性 栎 类 ,反映 出 温暖 干燥 的 生境 特点 。 根据 晃 宁 气象 站 资料 推算 ,目前 “ 沉 黄 "的 年 平均 气温 约 11.5 ,年 降水 量 约 1570 mm, 现 今 丽江 铁 杉 分 布 处 (海拔 2430 m 比 “ 沉 黄 " 高 180 m, 与 该 县 铁 杉 分 布下 限 海拔 高 度 接近 ) 的 平均 气温 约 10.5 °C ,年 降水 量 约 1750 mm, 如 以 吉森 林 主 要 建 群 种 丽江 铁 术 目前 分 布 高 度 的 退 湿 度 指 标 代表 沉 黄 古 森 林 " 的 温 湿 度 条 件 , 则 目前 与 距 今 2800 年 相 比 , 年 平均 气温 高 1 左右 ,年 降水 量 约 少 180 mm 以 上 。 沉 黄 中 全 新 世 古 气候 变化 可 以 概括 为 这 样 一 种 趋势 :降水 量 逐 渐 减 少 ,气温 前 期 温暖 ,中 期 略 有 下 降 , 后 期 温度 升 高 ,大 体 呈 现 马鞍 形 。 森 林 群 落 的 演变 一 对 其 林地 的 水 土 流失 状况 具有 明显 的 影响 ,前 期 .中 期 在 沉 黄 泥炭 地 层 发 育 过 程 中 , 即 若 父 、 杂 章 生 长 垫 积 层 中 无 明显 泥 沙 沉积 ,表明 中 前 期 森林 群落 及 其 生态 环境 较为 稳定 ,林地 水 土 保 持 能 力 强 , 后 期 沉 黄 森 林 逐 步 演变 为 云南 松林 ,林地 水 土 保持 能 力 减弱 ,水土 流失 加 剧 , 故 自 约 距 今 2000 年 以 来 ,在 沼泽 洼地 边缘 逐渐 垫 积 形成 厚 30 一 40 cm 的 冲积 土 层 。 4 结论 沉 黄 中 全 新 世 森 林 演 变 及 其 环境 变迁 ,提供 了 生物 多 样 性 在 时 间 和 空间 上 变化 的 一 实例 ， 可 初步 看 出 其 生物 多 样 性 变化 的 动 奖 。 1 从 物种 多 样 性 看 。 中 全 新 世 时 期 “ 沉 黄 " 坡 地 上 森林 植物 种 类 组 成 丰富 , 计 44 科 55 属 73 种 ,其 主要 乔 灌 木 树种 为 11 科 15 属 18 种 ,其 中 针叶树 种 6 种 , 另 有 个 别 雪松 和 杉木 , 阔 叶 树种 7 种 ,其 树种 变化 ,杉木 大 约 在 距 今 4500 年 以 后 从 沉 黄 森 林 中 消失 。 目 前 在 凉山 莱 族 自 治 州 少量 零星 分 布 的 德 昌 杉 木 ( Cunninghamia xzicazaliculata )( 杉 木 属 新 种 ) ,为 第 三 纪 古 子 遗 树种 ,已 列 为 国家 二 类 珍稀 濒危 保护 树种 ,目前 在 离 沉 黄 约 1530 km 以 外 的 德 昌 、 米 易 等 县 有 小 片 零星 分 布 ; 黄 杉 、 华山 松 `\ 油 杉 、 桦 木 等 树种 约 于 距 今 2800 年 以 来 , 铁 杉 约 在 距 今 2000 年 左右 ,从 该 地 森林 中 消逝 ,雪松 大 约 在 距 今 2000 年 左右 在 沉 黄 森林 中 尚 有 分 布 BART (中 国 地 质 科学 院 地 质 力学 研究 所 ,1977; 中 国 科学 院 北 京 植物 所 ,南京 地 质 古 生物 研究 所 ， 1978) ,雪松 在 上 新 世 〈 距 今 约 1300 万 年 ) 曾 普遍 分 布 于 我 国 西南 地 区 ,并 为 针 叶 林 的 主要 建 群 树种 ,第 四 纪 初 气候 逐渐 变 冷 ,加 以 青藏 高 原 大 幅 上 升 ,导致 雪松 分 布 区 的 收缩 ,至 中 更 新 世 ( 距 今 约 100 万 年 ) 以 后 即 不 复 存 在 。 目 前 在 我 国 仅 喜 马 拉 雅 山西 部 才 有 分 布 , 沉 黄 雪松 孢 粉 ， 是 雪松 植物 从 我 国 广大 地 区 向 喜马拉雅 山西 部 迁徙 过 程 中 ,在 我 国 西南 部 留 下 的 撤退 时 间 迄 今 最 晚 的 记录 。 该 地 森林 树种 种 类 组 成 的 变化 ,部 分 树种 的 绝 灭 ,是 一 定 自然 历史 时 期 的 产 物 , 既 与 自然 环境 变迁 相 联系 , 亦 是 植物 群 不 断 繁衍 、 演 变 、 新 类 群 不 断 产 生 , 旧 类 和 群 不 断 消亡 而 不 断 更 新 的 过 程 ,生物 进化 ， 适 者 生存 "是 生物 物种 多 样 性 产生 的 结果 和 背景 。 2. 从 森林 生态 系统 多 样 性 看 。 据 森林 群落 与 森林 生态 环境 的 变化 动向 分 析 , 沉 黄 森 林 自 中 全 新 世 以 来 经 历 了 铁 杉 林 , 铁 杉 阔 叶 树 种 混交 林 , 铁 杉 与 多 种 针 阁 叶 树种 的 针 阁 叶 混交 林 ，， 最 后 演变 为 云南 松林 。 森 林 生 态 环境 变化 经 历 了 温暖 多 雨 期 ( 距 今 7000 年 以 前 ) 温 暖 湿润 期 〈 距 今 7000 一 4500 年 )\ 温 暖 潮 润 期 ( 距 今 45300 一 2800 年 ) 温暖 干燥 期 ( 距 今 约 2800 年 以 来 ) 森林 群落 与 森林 生态 环境 变化 动态 表现 出 明显 的 一 致 性 , 沉 黄 森 林 随 着 青藏 高 原 的 不 断 抬升 ,从 原来 以 山地 瞳 针 叶 林 向 山地 王 性 常 绿 阔 叶 林 演变 ;同时 从 稳定 的 常 绿 阔 叶 林 顶 极 群 落 向 相对 稳定 的 云南 松林 亚 项 极 群落 发 展 ,构成 相对 稳定 的 松 栎 林 生 物 群 落 与 生态 环境 的 组 合 ， 及 其 结构 复杂 程度 的 降低 ,导致 森林 生态 系统 多 样 性 受到 影响 。 此 外 , 沉 黄 古 森 林 埋 藏 地 层 剖 面 也 反映 了 沉 黄 由 湖泊 一 沼泽 一 陆地 的 演变 过 程 , 沉 黄 泥炭 造 炭 植物 除草 类 和 森林 遗迹 外 ,中 WAAR A RG RT) BE (Drepanocladus vernicosus ) AEN VASE , Aw PK EA HR RRA Ai, BATE MEA AE 1 BF AE AS SA BEL 1 参考 xX 献 孔 昭 许 等 .1982. 北 京 地 区 10000 年 以 来 的 植物 发 展 和 气候 变化 .植物 学 报 .24(2):172 — 181 刘 和 林 , 王 德 银 .1984. 园 宁 “ 古 森林 "的 研究 .林业 科学 .20(4) :380 - 388 刘 伦 辉 , 印 学 忠 .1980. 我 国 铁 杉林 的 地 理 位 置 及 垂直 带 的 研究 .云南 植物 研究 .2(1) ;9 二 21 中 央 气 象 局 研究 所 .1977. 气 候 变迁 和 超 长 期 预报 文集 .北京 :科学 出 版 社 中 国 地 质 科学 院 地 质 力学 研究 所 .1977. 中 国 第 四 纪 冰 川 地质 文 集 .北京 :地 质 出 版 社 Xi) Fal KS : KA OG J] PG Pa BB SS, BB BRAK RT AE Dy EER + 180) 中 科 院 北京 植物 所 ,南京 地 质 古 生物 研究 所 .1978. 中 国 植物 化 石 (第 三 册 ). 中 国 新 生 代 植物 .北京 :科学 出 版 社 A STUDY ON A PALEOFOREST IN SOUTHWEST SICHUAN AND ITS CHANGE IN SPECIES DIVERSITY Liu Helin, Li Chengbiao (Sichuan Academy of Forestry,Chengdu 610081) From a view of historical plant geography, based on a multi — disciplinal study on a large num- ber of well — preserved remains of a paleoforest in the Middle Holocene unearthed from the strati- fied deposits of a marshland at Chenhuang in Mianning County, southwest of Sichuan Province, it was confirmed that this paleoforest, which dated back to about 7000 years ago, consisted of 44 families, 55 genera and 78 species, with species of the genus Tsuga as the dominant ones of the forest community, in which some other evergreen and deciduous coniferous trees and broad — leaved trees were mixed. From the change of the species composition in different historical peri- ods, it was found that from 2800 to 4500 years ago, the number of Tsuga trees and the broad 一 leaved trees had decreased whereas that of Yunnan pines ( Pinus yunnanensis ) increased, and Chinese fir ( Cunninghamia lanceolata) had disappeared. Beginning from 2800 years ago, the number of Tsuwga trees continued to decrease while the number of Yunnan pines remarkably had increased, and more and more trees gradually disappeared, such as Pseudotsuga sinensis, Pinus armandii, Keteleeria evelyniana , Betula sp. ,Shima sp. and Alnus cremastogyne. About 2000 years ago, Tsuga trees and Cedrus deodara vanished from the forest and then the forest gradually changed into the modern type which is composed of Yunnan pines, mixed with some other Pinus species. Therefore, the change of the ecological environments of the paleoforest under question may be divided into four periods: (1) the warm and rainy period (7000 years ago); (2) the warm and wet period (7000 — 4500 years ago); (3) the warm and damp period (4500 — 2800 years ago) and (4) the warm and dry period (2800 years ago to now). From the mentioned above, we con- sider that the paleoforest studied here might provide an example of the change of species diversity in space and time in forest ecosystems. Key Words: Historical plant-geography , Paleobotany, Quaternay geolegy, Forest succession , Bio- logical diversity » 1505 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 SS e 朱 咒 空间 动态 的 种 群生 存 力 分 析 模 型 IBIS 的 建立 Ee FRR (中 国 科学 院 动物 研究 所 ,北京 ”100080) 摘要 ”我 们 应 用 地 理 信 息 系统 Arc/JInfo 的 宏 语 言 AML WHT KREWE ahi 分 析 模 型 IBIS ,模拟 了 朱 悉 在 它 的 栖息 地 陕西 省 洋 县 的 出 生 \ 死 亡 和 迁徙 等 生物 学 过 程 。 该 模型 由 三 部 分 构成 :四 朱 租 生存 的 基底 。 我 们 把 洋 县 的 植被 图 (17 种 植被 类 型 外 地 形 图 (200 一 2600 m ,每 200 m 一 条 等 高 线 ) 河 流 (1700 余 条 干 、 支 流 ) 和 水 库 (70 余 个 ) 以 及 公路 、 铁 路 和 乡镇 数字 化 ,作为 模型 的 景观 基底 。 不 同 的 景观 类 型 意味 着 对 朱 租 不 同 的 适宜 程度 。 栖 息 地 景观 随时 间 推 移 而 呈 动 态 变化 ,该 模型 考虑 了 农田 的 季节 性 变化 和 森林 的 年 际 生 长 。@ 朱 秋生 死 和 迁 徙 等 过 程 的 模拟 。 我 们 模拟 朱 秋 每 个 个 体 的 生物 学 过 程 , 其 出 生 率 、 死 亡 率 和 在 不 同 生境 的 定居 率 由 符合 正 态 分 布 的 随机 数 决 定 。 个 体 的 随机 行为 受 其 年 活动 规律 和 占 区 行为 等 因素 的 制约 。 种 群 数量 受 密 度 制 约 。 外 界 的 随机 干扰 如 灾害 等 将 去 除 部 分 个 体 ,或 降低 部 分 生境 的 适合 度 。@@ 模 拟 结 果 的 统计 分 析 。 该 模型 可 把 朱 息 几 十 年 至 几 百 年 的 种 群 动态 重复 模拟 许多 次 ,然后 统计 其 平均 的 数量 动态 和 空间 动态 ,给 出 种 群 的 平均 出 生 率 、 死 亡 率 和 不 同 生境 的 定居 率 ,并 可 给 出 种 群 分 布 与 生境 的 相关 系数 , 绘 出 种 群 数量 的 年 际 变化 曲线 。 关键 词 朱 航 ”种 群生 存 力 分 析 Arc/Info 保育 生物 学 “模拟 模型 1 前 言 人 类 社会 的 发 展 消 耗 了 大 量 的 自然 资源 ,使 越 来 越 多 的 生物 处 于 濒危 状态 。 如 何 拯救 濒 危 物 种 ,维持 生物 的 多 样 性 ,是 亚 待 解决 的 问题 。 自 80 年 代 后 期 以 来 ,保育 生物 学 理论 逐渐 成 型 ,其 中 种 群生 存 力 分 析 是 其 核心 内 容 之 一 (Shaffer,1990)。 最 近 ,IUCN 物种 存活 委员 会 的 保护 繁殖 专家 组 正 积 极 推广 以 模拟 模型 VORTEX (Lacy,1993) 为 基础 的 种 群生 存 力 分 析 , 迄 今 为 止 已 在 150 余 个 物种 上 得 到 了 应 用 (个 人 通讯 )。 目 前 ,我 国 在 大 熊猫 ( 魏 辅 文 和 胡 锦 音 ， 1993) . A BERK (Zhou, 1994 ; 5K 56 FEE , 1994) 海南 坡 鹿 (Song,1996) 和 朱 鹦 ( 李 欣 海 等 ,1996) 等 物种 上 也 完成 了 同样 的 工作 。 其 他 模型 如 GAPPS (Harris 等 ,1986) 和 ALEX (Possingham 和 Davies,1995) 等 也 用 于 物种 的 种 群生 存 力 分 析 。 然 而 ,虽然 当前 的 方法 较 以 前 有 很 大 的 进 步 , 但 是 它 没 有 考虑 目标 物种 的 具体 生境 ， 没有 考虑 空间 异 质 性 对 种 群 动态 的 影响 ， 因此 不 能 充分 具体 地 指导 保护 策略 的 制定 。 我 们 应 用 Arc/Info 的 宏 语言 AML 编写 了 朱 钢 的 空间 动态 的 种 群生 存 力 分 析 模型 ,充分 考虑 了 朱 哆 在 异 质 性 的 空间 里 的 迁移 \ 占 区 和 集群 等 空间 行为 和 不 同 斑 块 内 生死 过 程 .环境 波 动 和 灾害 的 特殊 ,以 及 生境 植被 ` 地 形 和 人 为 干扰 的 变化 对 它 的 影响 。 因 此 ,IBIS 对 朱 鸥 濒危 状态 的 分 析 ,对 它 在 不 同 生境 管理 和 改造 策略 下 种 群 动态 的 模拟 ,是 以 朱 哆 的 真实 栖息 地 洋 县 为 基础 的 ,由 此 制定 的 保护 策略 是 具体 的 和 可 行 的 。 2 模型 的 原理 IBIS 是 个 体 基 础 (individual based) 的 计 算 机 随机 模拟 模型 ， 主要 进行 生境 选择 、 生死 过 李 欣 海 等 RAGS EO AS BY AEE FH 7 RD IBIS BY ws 程 的 模拟 和 结果 的 统计 分 析 。 对 于 生境 选择 的 模拟 ,我 们 选择 植被 地形、 河流 \. 道 路 和 乡镇 这 些 对 朱 鹦 有 意义 的 生境 因子 ,然后 将 其 用 地 理 信 息 系 统 (ArcV/Info) 数 字 化 ,形成 朱 鹦 栖息 地 的 底 图 。 朱 山 的 种 群 动态 在 一 年 内 可 分 为 繁殖 期 . 游 功 期 和 越冬 期 ,在 不 同时 期 它 对 植被 和 地 形 的 需求 不 同 。 在 IBIS 中 ,栖息 地 内 的 植被 处 于 生长 状态 ,乔木 长 到 20 BY RT ARS A ER 高 ,但 此 时 被 按 一 定 比 例 缘 做 ,然后 重新 从 0 岁 开 始 生长 。 所 以 ,不 同 的 植被 类 型 在 不 同时 期 WARS A BA IF) a EE (Ge 1)。 同 样 ,不 同 的 海拔 高 度 在 不 同时 期 对 朱 唤 的 适合 度 也 不 同 ( 表 2) 。 朱 鸥 对 人 类 的 活动 十 分 敏感 ,距离 乡镇 和 道路 越 近 , 其 出 现 频率 越 少 。 所 以 我 们 根 据 距 人 类 活动 的 远近 而 设 定 了 核心 区 《道路 两 侧 各 500 m, 乡 镇 周围 1000 m) 和 边缘 区 (道路 核心 区 周围 500 m, 乡 镇 核心 区 周围 1000 m) ,不 同 区 域 对 朱 鸥 的 适合 度 不 同 ( 表 3)。 由 于 朱 WOE By ,河流 \ 水 库 等 湿地 是 其 适宜 生境 ,湿地 核心 区 (河流 \ 水库 周围 100 m) 和 边缘 区 ( 核 心 区 周围 200 m) 也 意味 着 不 同 的 适宜 程度 ( 表 3)。 最 后 把 这 5 个 图 层 的 适合 度 达 加 起 来 , 形 成 总 的 适合 度 。 朱 唤 的 种 群 动态 便 在 总 适合 度 图 上 模拟 。 由 于 朱 唤 运 动能 力 很 强 , 所 以 在 进 行 空间 动态 的 模拟 时 ,IBIS 将 朱 鸥 按 概率 投射 到 总 适合 度 图 上 ,而 不 是 沿 一 定 路 线 在 相 邻 的 生境 间 移 动 。 在 一 年 不 同 季节 的 迁徙 中 , 朱 钢 选 择 不 同 适 合 度 生 境 的 概率 为 其 中 为 朱 鸥 对 适 合 度 为 i 的 生境 的 选择 概率 ;i 为 总 适合 度 图 上 斑 块 的 适合 度 ;c 是 一 个 常数 ,用 来 调整 适合 度 和 选择 概率 间 的 加 权 关 系 ;为 适合 度 为 i 的 斑 块 的 面积 。 一 年 中 朱 咒 分 别 在 繁殖 区 ` 游 功 区 和 越冬 区 中 生活 ,每 个 个 体 的 生境 选择 由 随机 数 发 生 器 产生 的 随机 数 决定 ,其 概率 符合 公式 (1)。 在 繁殖 期 ,由 于 朱 鹦 有 占 区 性 ,所 以 IBIS 在 每 个 个 体 定 居 后 ,将 其 周围 的 生境 适合 度 降 低 一 定 比例 (比如 80% ); 在 游 功 期 , 朱 鹦 具有 集群 性 ,所 以 IBIS 将 定居 个 体 周 围 生境 的 适合 度 提 高 一 定 比例 (比如 10% ); 在 越冬 期 RASA eH 到 占 区 的 过 渡 阶 段 , 所 以 此 时 个 体 定 居 对 适合 度 没 有 影响 。 表 1 不 同 植被 类 型 对 朱 岗 的 适合 植被 类 型 树龄 或 时 间 适合 度 马尾 松林 ER HE 树龄 <20 树龄 Ral A ok AY te > 20 20 Ff Ral YE 30 柏树 林 树龄 <20 树龄 /4 油 松林 树龄 >20 5 FAH 20 农田 游荡 期 5 越冬 期 5 Fre UL Fic 3s 薪炭 林 灌木 林 树龄 <20 树龄 /8 沙滩 树龄 >20 3 经 济 林 冷杉 林 在 有 着 具体 适合 度 的 生境 斑 块 中 ,IBIS 将 种 群 动态 模拟 为 有 一 定 发 生 概 率 的 相互 独立 的 序列 事件 ,表现 为 种 群 在 多 种 确定 性 和 随机 性 因素 相互 作用 下 的 综合 结局 。 它 模拟 个 体 的 生 死 过 程 ,是 在 一 定 概 率 分 布 和 生境 适合 度 的 制约 下 ,通过 产生 随机 数 来 确定 每 个 个 体 的 生死 ， 确定 每 个 峻 体 每 年 产 卵 数量 ,幼体 性 别 ,应 用 蒙特 卡 罗 随 机 取样 法 得 到 一 个 统计 的 结果 。 适 re 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 合 度 越 高 ,个 体 进 行 高 繁殖 率 和 低 死 亡 率 的 概率 越 高 ,繁殖 率 和 死亡 率 也 越 稳定 ,而 且 有 着 较 低 的 灾害 频率 和 强度 。IBIS 中 繁殖 率 和 死亡 率 的 均值 和 方差 灾害 的 频率 和 强度 等 数据 取 自 我 们 以 前 所 作 的 朱 种 鹦 群生 存 力 分 析 的 结果 ( 李 欣 海 等 ,1996)。 这 样 ,IBIS 可 以 概括 种 群 统 . 计 随 机 性 、 环 境 随机 性 和 灾害 随机 性 对 种 群 动态 的 影响 。 同 时 ,IBIS 引入 了 密度 制约 、 年 龄 结 构 、 性 比 等 因素 的 作用 ,而 且 还 包括 了 栖息 地 变化 、 捕 杀 、 释 放 等 确定 性 过 程 , 尽 可 能 真实 地 模 拟 种 群 的 动态 。 表 2 不 同 海拔 高 度 对 朱 网 的 适合 时 间 海拔 ” 适合 度 200 ~ 400 , 1800 ~ 2600 3 繁殖 期 600 ,1400 5 800 ~ 1200 20 200, 1600 ~ 2600 3 游荡 期 400 ,1000 一 1400 5 600 ~ 800 20 200, 1800 ~ 2600 3 越冬 期 1600 5 400 ~ 1200 20 * 海拔 200 m 指 200~399 m 的 高 度 范围 , 余 此 类 推 。 表 3 河流 ` 道 路 和 乡镇 区 域 对 朱 岗 的 适合 度 a eee 景观 类 型 位 置 适合 度 核心 区 3 道路 边缘 区 5 其 他 10 核心 区 3 乡镇 边缘 区 5 其 他 10 核心 区 20 河流 边缘 区 15 将 i= — o SS Le 当 完 成 一 定时 间 尺 度 、 一 定 重复 次 数 的 种 群 动态 的 模拟 后 ,我们 把 需要 的 信息 ,如 种 群 数 量 , 分 年 龄 结构 和 与 生境 的 关系 等 ,从 文件 中 提取 出 来 ,并 利用 Arc/Info 提供 的 函数 进行 分 析 ,并 以 图 、 表 的 形式 显示 出 来 。 3 模型 的 结构 IBIS 是 在 工作 站 DECstation 5000/133 上 用 Arc/Info7.02 的 AML 编写 出 来 的 。 它 由 两 部 分 构成 :生境 底 图 文件 和 AML 编写 的 程序 。 生境 底 图 文件 是 栅 格 (grid) 形 式 的 位 图 文件 ， 我 们 把 整个 洋 县 作为 朱 鸥 生境 的 范围 (extent) ,以 500 m X 500 m 的 方 格 作为 生境 的 精度 (grain) ,这 样 整 个 洋 县 被 分 为 13161 个 方 格 。 方 格 内 的 生境 质量 被 认为 是 均一 的 / 即 每 个 方 格 有 唯一 的 适合 度 。 这 知 , 朱 网 的 生存 被 模拟 为 方 格 内 的 生死 过 程 和 方 格 间 的 迁 拓 和 定居 过 ° — sos IBIS 的 AML 程序 运行 在 Arc/Info 的 GRID HF. AML 程序 采用 结构 化 设计 , 主 程序 流程 如 图 1 “不 ， 它 调用 随机 数 产生 模块 \ 正 态 分 布 模块 生境 选 择 模块 oe SA Se pe pee 4 IBIS 模型 的 不 足 之 处 和 其 在 今后 的 发 展 方向 同 许多 其 他 模型 一 样 , 我 们 把 复杂 的 生物 学 过 程 通过 假设 进行 简化 ，JRJS 有 以 下 几 个 主 hE : AGS |e) AS AY Fh EE FF AT RAY IBIS 的 建立 > Ea * 要 的 假设 :(1) 假 定 朱 鹦 只 分 布 于 我 们 的 研究 区 域 , 即 陕西 省 洋 县 境内 。(2) 把 朱 鸥 种 群 按 单 难 种 群 进行 模拟 ,没有 考虑 婚配 制度 ,没有 考虑 近 交 衰退 。(3) 在 生境 因子 中 ,只 考虑 了 植被 、 地 形 (海拔 和 河流 ) 和 人 为 干扰 (乡镇 和 道路 ) 对 朱 鹦 的 影响 ,忽略 了 气候 \、 天敌 和 食物 丰 度 等 其 他 因素 。(4) 没有 考虑 朱 鹦 对 巢 区 位 置 的 记忆 和 对 迁徙 路 线 的 记忆 。(5) 植被 类 型 只 随时 间 变化 ,忽视 了 不 同 植被 类 型 的 转化 和 演 蔡 。(6) 一 些 具体 的 参数 ,如 生境 适合 度 \ 不 同 适 合 度 对 应 的 繁殖 率 、 死 亡 率 和 灾害 程度 以 及 环境 波动 程度 等 尚 需 进 一 步 修 订 。 IBIS 只 适用 于 洋 县 的 朱 鹦 种 群 , 它 同 其 他 空间 精确 性 种 群 模 型 (spatially explicit popula- tion model) 41 BACHMAP (Pulliam 等 ,1992) .ECOLECON (Liu,1992) 一 样 ,面向 复杂 的 、 具体 的 景观 中 的 具体 物种 ; 它 没有 VORTEX 、ALEX 等 进行 种 群生 存 力 分 析 的 模型 那样 的 通用 性 。 在 将 来 ,我们 将 逐渐 增加 IBIS 的 复杂 性 。 首 先 ,要 增加 一 个 变量 赋值 模块 ,以便 灵活 地 改 变 出 生 率 、 死 亡 率 等 参数 的 值 ;其 次 ,要 增加 朱 员 对 梨 区 的 记忆 ;另外 ,我 们 将 设计 一 个 友好 的 界面 ,让 用 户 可 以 自己 控制 包括 生境 地 图 的 数字 化 、 模 型 参数 的 确定 和 需要 的 结果 等 整个 过 程 ,以 便 指 导 其 他 动物 的 管理 和 保护 工作 。 Al IBIS 的 流程 图 参考 文 献 张 先锋 , 王 丁 , 王 克 雄 .1994 .旋涡 模 型 及 其 在 白 暨 豚 种 群 管理 中 的 应 用 .生物 多 样 性 .2(3) :133 - 139 李 欣 海 , 李 典 席 ,路 宝 忠 , 翟 天 庆 .1996. 朱 网 种 群生 存 力 分 析 . 生 物 多 样 性 .4(2) :69-77 魏 辅 文 , 胡 锦 意 .1993. 大 熊猫 种 群生 存 力 初步 分 析 . 成 都 国际 大 熊猫 保护 学 术 研 讨 会 论文 集 成 都 动物 园 .成 都 大 熊猫 繁育 研究 基地 编 . 成 都 :四 川 科学 技术 出 版 社 ,116 - 122 Lacy,R.C.1993.VORTEX:a computer simulation model for population viability analysis. Wildl . Res.20:45 - 65 Liu,J .1992. ECOLECON: a spatially-explicit model for ecological economics of species conservation in com plex forest land- a 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 scapes. Dissertation . University of Georgia, Athens, Georgia, USA Possingham, H. P. and I. Davies. 1995. ALEX:a model for the viability of spatially structured populations. Biological Conservation . 73:143 — 150 Pulliam,H. R. ,J. B. Dunning and J. Liu. 1992. Population dynamics in complex landscapes:a case study. Ecological Applications . 2:165 - 177 Shaffer, M. L. 1990. Population viability analysis. Conservation Biology .4:39 — 40 Song , Y. 1996. Population viability analysis for two isolated populations of Haianan Eld’s Deer. Conservation Biology. 10:1467 = 1472 Zhou ,K. , Ellis,S. , Leatherwood,S. ,Bruford, M. and Seal. U. 1994. Baiji population and habitat viability assessment report . I- UCN/SSC Captive Breeding Specialist Group. Apple Valley. MN,1—- 252 IBIS:A MODEL FOR SPATIAL POPULATION VIABILITY ANALYSIS FOR THE CRESTED IBIS (NIPPONIA NIPPON ) Li Xinhai, Li Dianmo (Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080) A new model for simulating the spatial population dynamics of the Crested Ibis ( Nipponia nippon ) , IBIS, is introduced. IBIS is written by using Arc/ Info Macro Language. It simulates the natality, mortality and migratory processes of the Crested Ibis on the basis of its real habitat, Yang County , Shanxi Province. IBIS is composed of three parts:1. The habitat files. The vegetation map (consisting of 17 vegetation maps) , topography map (from 200 m to 2600 m, the contour distance is 200 m), river (over 1700 stem and branch rivers) and reservoir (over 70 reservoirs) map, high- way , railway and human residence region were digitized, and used as the landscape base for simula- tion. The seasonal alternation of the crop land and yearly growth of the forest are considered, namely, the landscape types are complex, and keep changing. Different landscape types have differ- ent fitness degrees for the Crested Ibis. 2. The module for simulating the natality, mortality and migratory processes of the Crested Ibis. In this module, each individual is simulated separately. The parameters, such as natality, mortality, etc. ,are determined by certain binary distribution, which is calculated from historical data. The migration is decided by the rule of life circle and terri- tory behavior. The random disturbance can kill some individuals or lower the fitness of local habi- tat. 3. The module for statistics of the simulation results. IBIS can project the population dynamics in several decacdes or several hundred years for many times,and then summarize the mean values of annual population size, age structure, distribution pattern, preference coefficient to the habitat ?》 and other variables. The results are showed by figures and tables. Key words: The Crested Ibis, Population viability analysis, Arc/Info, Conservation biology , Sim- ulation model At Sy 陈 耘 等 :西藏 珠穆朗玛 自然 保护 区 野生 动物 状况 与 保护 5 西藏 珠穆朗玛 自然 保护 区 野生 动物 状况 与 保护 (北京 廉 诺 生态 实验 中 心 ,北京 ”100076 ) 摘 要 : 通过 1991 年 到 1993 年 对 珠 峰 自然 保护 区 的 考察 ,了 解 保 护 区 内 野生 动物 的 状况 ， 特别 是 雪 狗 、 岩 羊 及 野 驴 等 哺乳 动物 的 生存 状况 。 经 过 野外 调查 和 访问 , 共 统 计 哺 乳 动物 79 种 ,其 中 食 虫 目 7 种 、 翼 手 目 11 种 灵长目 3 种 食肉 目 23 种、 奇 蹄 目 1 种 \ 偶 蹄 目 9 种、 吐 此 目 18 种 及 免 形 目 和 和 饼 免 7 种 ,其 中 受 保 护 的 哺乳 动物 21 种 。 通 过 入 户 调查 ,了 解 野 生动 物 对 农业 生产 的 影响 ,主要 包括 农 区 野猪 和 灵 长 类 对 农作物 的 危害 和 雪 鞠 等 食肉 动物 对 畜牧 业 的 危害 。 雪 鞠 等 食肉 动物 对 畜牧 业 的 危害 有 限 ,可 通过 改变 放牧 方式 解决 ; 农 区 野猪 和 灵 长 类 的 危害 较 难 解决 。 同 时 ,牧区 的 承包 政策 往往 造成 过 度 放 煞 ,直接 影响 草食 动物 的 生存 。 提 出 珠 峰 保 护 区 野生 动物 保护 对 策 ,建议 设立 针对 野生 动物 的 核心 区 及 设立 位 置 。 关键 词 : 西藏 野生 动物 珠穆朗玛 保护 区 在 中 国 科学 院 植物 研究 所 和 西藏 珠穆朗玛 自然 保护 区 的 领导 下 ,我 们 与 美国 高 山 研 究 所 合作 ,于 1991 年 至 1993 年 ,分 别 短期 对 珠 峰 保护 区 内 野生 动物 进行 了 调查 。 这 次 调查 的 主要 目的 是 了 解 珠 峰 保护 区 野生 动物 的 状况 ,并 对 野生 动物 保护 方法 和 措施 提出 意见 。 1 自然 环境 珠 峰 保护 区 位 于 西藏 南部 定 日 东部 朋 曲 到 吉隆 附近 的 吉隆 藏 布 之 间 , HH AA 35000 km’, 调查 地 点 在 植被 分 类 中 分 别 属 于 锡金 喜马拉雅 热带 季 雨 林 区 的 樟 木 一 卡 达 小 区 、 加 瓦尔 《Garhwal) 喜 马 拉 雅 季 雨 林 区 的 吉隆 小 区 ,和 藏 南山 原 湖 盆 高 山 草 原 \ 灌 丛 区 的 定 日 一 佩 枯 小 区 。 在 樟 木 一 卡 达 小 区 中 考察 了 樟 木 和 卡 达 两 地 区 ,在 吉隆 小 区 考察 了 吉隆 镇 周围 地 区 和 贡 当地 区 ,在 定 日 一 佩 枯 小 区 考察 了 旧 定 日 周围 地 区 、 珠 峰 地 区 和 佩 枯 错 及 河谷 地 区 。 樟 木 一 卡 达 小 区 :位 于 珠穆朗玛 峰 的 东西 两 侧 ,海拔 较 低 (最低 处 海拔 1600 m) ,降水 量 较 大 〈 樟 木 年 降水 量 2800 mm AA) ,具有 湿润 ` 温暖 气候 。 该 地 区 主要 经 营 林 业 。 吉隆 小 区 :位 于 和 希 夏 邦 马 峰 以 南 至 国境 线 之 间 ,气候 较 樟 木 一 卡 达 小 区 于 热 。 以 林业 为 = HBR. HR 2800 m 以 下 可 种 两 季 青 牺 。 定 日 一 修 枯 小 区 :位 于 喜马拉雅 山脉 北 枇 ,区 内 有 珠穆朗玛 峰 、 希 夏 邦 马 峰 和 卓 奥 友 峰 等 8000 m 以 上 的 山峰 。 气 候 寒冷 干燥 。 为 半 农 半 牧 地 区 (中 国 科 学 院 青 藏 高 原 综 合 科学 考察 BA ,1988) 。 2 调查 目的 与 方法 本 次 调查 的 目的 在 于 了 解 珠穆朗玛 保护 区 野生 动物 的 状况 ,提出 野生 动物 保护 措施 。 调查 方法 主要 为 实地 考察 和 访问 。 对 于 有 蹄 动物 主要 为 实地 考察 统计 ,对 于 其 他 动物 以 痕迹 调查 和 访问 调查 同时 进行 。 2.1 访问 调查 访问 调查 中 ,对 于 大 型 哺乳 动物 ,采取 让 受 访 者 辨认 照片 和 图 画 的 方法 ,效果 较 好 。 但 对 156 ° 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 于 小 型 兽 类 , 受 访 者 经 常 在 辨认 照片 和 图 片 时 出 现 误 差 。 因 此 ,不 能 直接 观察 到 的 小 型 动物 ， 我 们 主要 根据 资料 记载 ,考察 其 大 的 生存 环境 是 否 变化 来 确定 该 种 是 否 出 现 。 对 于 野生 动物 对 农业 生产 的 影响 ,采取 访问 调查 的 方法 ,直接 询问 受 访 者 。 表 1 珠 峰 保 护 区 哺乳 动物 的 种 类 调查 调查 种 类 ‘i wr 情况 食 虫 目 /\\ I. 2K Hit. Aonyx cinerea nl KIM BSRY Soriculus nigrescens nl 水 儿 Lutra lutra nl KK JERE Soriculus caudatus nl 小 印度 香 猫 Viverricula indica n2 Suncus murinus n2 KAN BE Bi Viverra zibetha n2 Suncus stolickanus n2 喜马拉雅 香 猫 Pagvwzza larvata n2 喜马拉雅 水 麻 = Chimmarrogale himalayica nl 奇 蹄 目 BREERS Nectigale eleganus nl SF OP Equus kiang vl Telpa micurura n2 偶蹄 目 RFA 野猪 Sus scrofa i,m HME Rousettus leschenaulti nl 喜马拉雅 麻 Moshus chrysogaster i RM Cynopterus sphinx nl 赤 麻 Muntiacus muntjak i Hipposideros armiger n2 WIR Procapra picticaudata vl Myotis siligorensis n2 HEH Nemorhaedus goral i #5 LE MA Myotis muricola nl Sy fi AE YE OR > Hemitragus jemlahicus i,vs Pipistrellus babu n2 #4 Pseudois nayaur vl Nyctalus montanus n2 盘 羊 Ovis ammon hodgsoni i Eptesicus nilssoni n2 as S| Eptesicus serotinus n2 喜马拉雅 土 氢 鼠 Marmota himalayana n2 Plecotus auritus n2 豪猪 Hystriz hodgsoni i Rhinolophus rouxi n2 We ML HS BL Callosciurus pygerythrus nl 灵长目 BA St HE HS BL Tamiops macclellandii nl 能 猴 Macaca assamensis pelops i 橙 腹 长 吻 松 鼠 Dremomys lokriah nl 猕猴 Macaca mullata i HW WG FL Petaurista magni ficus nl KE" HE Presbytis entellus i KW bil Petaurista petaurista nl 食肉 目 WM BL Rattus flavipectus nl 狼 Canis lupus chanco vl KE BM Rattus nitidus nis | IM Vulpes vulpes montana vl mm HR Gl Rattus rattus ( rattoides ) vl MIM Vulpes ferrilata vl €t & fi Rattus fulvescens nl 处 林 猫 Felis chaus af finis i 灰 腹 鼠 Rattus eha nl 2 Bi Felis temmincki i Kb Mus musculus vl 豹 猫 Felis bengalensis i bi Cricerulus kamensis vl 免 独 Felis mamul i Wr ER iG ME Alticola stoliczkannus i ml 469 Lynx lynx vd 小 林 姬 记 A podem us sylvaticus vl 金钱 豹 Panthera pardus i SB Pitymys leucurus nl 雪豹 Panthera uncia mvs Dh Se A hl Pitymys sikimensis nl ZH Neofelis nebulosa i 免 形 目 棕熊 Ursus arctos pruinosus i IKK Ochotona roylei = 黑熊 Selenarctos thibetanus i KF GH. Ochotona macrotis nl 小 熊猫 Ailurus fulgens i li] (HHL Ochotona cansus nl 青 册 Martes flavigula m? nl i fi. Ochotona thibetana vl 4 Wii Mustela altaica ' m?、\nl 喜 马 拉 和 雅 鼠 免 Ochotona himalayana vl 黄山 Mustela sibirica m?\ nl AREF fi. 4 Ochotona curzoniae vl BEL WH Mustela kathiah m?,n2 总 my Din 4 Lepus oiostolus vl 陈 耘 等 :西藏 珠穆朗玛 自然 保护 区 野生 动物 状况 与 保护 + E57 inl: (SRMALA)( PRAFERARSARROAFS RM, 1986) POR; n2: He TMI (RAL FD AH 3, 1974; BAX Ht, RH 1974; Bonhote, 1905; Ellerman 和 Morrison-Scott, 1951; Thomas 和 Hinton 1922) ;i: 访 问 调查 时 受 访 SHURA BH HAVE AMD ym: LH) KR Lie fo KAP FMB ;m?: VS] KM Vik fe MAID FMI 12 FH 靖 定 种 ;ivl: 观 察 到 动物 活体 ;ivd: 见 到 动物 尸体 (包括 自然 死亡 和 狩猎 死亡 )ivs: 见 到 动物 皮 张 2.2 实地 调查 采用 目 视 \ 望远镜 和 高 倍 望 远 镜 (15 一 45 倍 ) 搜 索 相 结合 ,记录 观察 到 的 动物 种 类 、 数 量 (如 可 能 ,记录 性 别 、 年龄 ) 及 距离 观察 者 .道路 的 距离 等 。 3 调查 结果 3.1 保护 区 哺乳 动物 种 类 在 实地 考察 和 访问 调查 的 基础 上 ,综合 以 往 资料 的 记载 ,统计 保护 区 内 哺乳 动物 种 类 如 表 1, 3.2 保护 区 内 受 中 国 和 CITES 保护 的 哺乳 动物 保护 区 内 受 中 国 和 CITES 保护 的 哺乳 动物 见 表 2。 表 2 ， 珠 峰 保护 区 内 受 中 国 和 CITES 保护 的 哺乳 动物 动物 名 种 -省 中 国 CITES 黑熊 Selenarctos thibetanus I 棕熊 Ursus arctos 2 I 狼 Canis lupus BH Neofelis nebulosa 1 I Bn Panthera uncia 1 I BBR Panthera pardus 1 il 5 Fl _ Lynx lynx 2 I Hi Felis bengalensis I 金 猫 Felis temmincki 2, I 丛林 猫 Felis chaus I Se ip Felis manul 2, ll 7k Fi Lutrinae 2 Il 大 印度 香 猫 Viverra zibetha 2 小 印度 香 猫 Viverricula indica 2 NN 8 Fi Ailurus fulgens 2 I FR HK Macaca assamensis 1 I 猕猴 Macaca mullata 2 I TE EM Presbytis entellus 1 qi 喜马拉雅 麻 Moschus chrysogaster 2 I 藏 原 羚 Procapra picticaudata 1 I 岩 羊 Pseudois nayaur 2 fk Ovis ammon 2 I; BEY Nemorhaedus goral 2 I BF OP Equus kiang 1 I 注 :1: 受 中 国 野生 动物 保护 法 保护 的 一 级 保护 动物 ;2: 受 中 国 野 生动 物 保护 法 保护 的 二 级 保护 动物 ; | CREDA 际 贸 易 公 约 》 附 录 工 规定 的 保护 动物 ,严禁 进出 口 贸 易 ; ;濒危 动 植物 国际 贸易 公约 》 附 录 II 规定 的 保护 动物 ,控制 进出 口 贸易 4 保护 区 内 部 分 大 型 野生 哺乳 动物 生存 状况 4.1 357 ( Equus kiang ) Rp SF OP AY Val Ar ESE EIA EA A GE LP aT HEE, A AE RB) BP BP Bp BE op 8 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 个 体 数 量 1 一 22 只 ,平均 约 10 只 ; 野 驴 出 没 地 带 平均 海拔 4700 m; 野 驴 最 小 密度 1~2 R/O km2; 野 驴 主 要 出 现在 佩 枯 错 周围 和 旧 定 日 附近 。 就 调查 结果 来 看 , 野 驴 在 近代 数量 曾 急 剧 减 少 ,但 目前 野 驴 在 保护 区 内 的 生存 状况 较 好 。 保护 区 内 , 野 驴 和 放牧 羊 群 共用 草场 ,基本 不 存 | 在 狩 猜 的 现象 。 但 野 驴 出 没 地 区 ,由 于 过 度 放 牧 ,草场 退化 较 严 重 ,影响 野 驴 种 群 的 数量 。 a 4.2 藏 原 疮 (Procapra picticaudata ) = 对 藏 原 羚 的 调查 主要 在 旧 定 日 、 佩 枯 错 及 其 附近 河谷 地 带 进行 。 调查 中 观察 到 藏 原 羚 种 群 中 个 体 数量 1 一 20 只 ,平均 约 7 只 ; 藏 原 羚 出 没 地 带 平均 海拔 4700 m; 藏 原 羚 最 小 密度 1 只 /10 km? 左右 。 总 的 来 说 , 藏 原 凑 与野 驴 使 用 同样 的 采 食 环境 ,情况 与 前 述 野 驴 的 状况 极为 相 似 。 4.3 岩 羊 (Psexudois nayaur ) 对 岩 羊 的 调查 主要 在 珠 峰 的 绒布 寺 和 登山 大 本 营 及 定 日 县 的 强 当 日 乌 山 谷 进 行 。 调查 中 观察 到 岩 羊 种 群 中 个 体 数 量 3 一 24 只 ,平均 约 10 只 ; 岩 羊 出 没 地 带 平均 海拔 4200 mo 由 于 严 格 限制 狩猎 ,保护 区 内 岩 羊 生存 状况 良好 ,特别 是 在 定 日 的 珠 峰 大 本 营 附 近 和 强 当 日 乌 山 谷 内 ,有 生长 繁育 良好 的 岩 羊 种 群 。 4.4 #¥# (Ovis smmon) 调查 中 未 见 到 盘 羊 ,访问 中 受 访 者 可 以 指认 盘 羊 ,说 明 保 护 区 内 存在 盘 羊 ,但 数量 很 少 、 窗 度 极 小 ,这 与 整个 西藏 盘 羊 数量 很 少 、 密 度 很 小 的 情况 相同 。 4.5 245% ( Moschus chrysogaster ) 调查 中 未 见 到 喜马拉雅 麻 , 但 根据 访问 调查 ,喜马拉雅 麻 有 相当 数量 存在 。 对 喜马拉雅 麻 主要 的 威胁 来 自 狩 猜 ,特别 是 在 边境 地 区 ,越境 狩猎 非常 猩 狐 。 偷 猎 者 往往 在 猎 具 上 放置 光 符 ,使 信奉 佛教 的 保护 区 管理 人 员 难 于 处 置 。 在 拉萨 黑市 上 亦 可 见 到 麻 香 交易 。 4.6 &% (Panthera uncia ) 对 雪 锡 的 调查 主要 在 珠 峰 绒布 寺 \ 吉 隆 县 的 贡 当 和 定 日 县 的 强 当 日 乌 进行 。 在 保护 区 内 ， 雪豹 所 受到 的 威胁 可 能 仅 次 于 训 马 拉 雅 麻 , 其 中 有 两 点 原因 :首先 ,雪豹 的 皮 张 和 骨 融 ( 药 用 ) 可 出 售 获 利 ,在 部 分 地 区 可 见 雪豹 交易 ;其 次 ,放牧 者 认为 雪豹 是 其 羊 群 损失 的 主要 原因 ,有 时 以 非 获 利 目的 捕杀 ,甚至 使 用 毒药 毒 杀 雪 锡 。 4.7 &4&% (Panthera pardus) 调查 中 ,在 樟 木 附近 曾 见 到 被 金钱 豹 捕杀 的 家 牛 ME RSA Bee a RS 猎 杀 雪豹 相似 ,但 金钱 葛 交易 不 如 雪 和 豹 获 利多 。 4.8 4 (Canis lupus) ea FARE oF A TA RAP BL, FL AYA AY EE AR A (EL ky SS AE 量 急剧 下 降 。 保 护 区 内 狼 的 数量 较 少 ,应 列 为 保护 动物 。 5 野生 动物 对 农业 生产 的 损害 和 对 策 及 建立 核心 区 建议 保护 区 内 ,野生 动物 对 农业 生产 的 损害 主要 有 以 下 几 方 面 ; 5.1 FHM FAL HARE 雪豹 对 畜牧 业 的 损害 主要 在 于 普遍 认为 的 雪 葛 捕杀 家 羊 的 问题 ,这 被 认为 是 除 狼 以 外 , 雪 鹏 是 食肉 动物 最 大 的 危害 。 但 据 调 查 ,雪豹 捕杀 对 于 羊 群 造成 的 危害 没有 想象 的 大 ,很 大 部 分 羊 群 的 损失 来 自 天 气 、 疾 病 、 羊 失足 落下 山涧 和 狼 的 捕杀 , 非 食 肉 动物 捕食 造成 的 损失 约 此 70% 。 雪 鹏 有 时 可 能 集中 捕杀 很 多 羊 ( 曾 有 人 报告 雪豹 一 次 捕杀 107 头羊 ) ,但 在 实际 损失 中 陈 耘 等 :西藏 珠穆朗玛 自然 保护 区 野生 动物 状况 与 保护 > £59 > 所 占 的 比例 较 少 , 约 10% 。 对 雪豹 的 误解 往往 导致 对 雪 葛 的 捕杀 。 对 策 :为 防止 雪豹 一 次 捕杀 大 量 羊 ,应 由 保护 区 指导 ,在 放牧 地 区 建立 较 好 的 羊 售 ;同时 ， 建议 由 保护 区 推广 使 用 牧羊 犬 放 牧 ,这 样 可 以 有 效 地 减少 雪豹 、 狼 等 食肉 动物 对 畜牧 业 的 损 害 。 5.2 野猪 和 能 对 种 植 业 的 损害 在 吉隆 等 地 ,野猪 和 能 对 农作物 的 损害 较 大 。 由 野猪 和 能 造成 的 农业 损失 占 全 年 产量 的 11% (平均 ) 左 右 ; 年 家 庭 平 均 损 失 211 元 左右 。 损 失 较 大 的 农田 大 多 位 于 距 野 猪 和 能 隐蔽 地 较 近 的 地 块 ,最 高 损失 率 可 达 22% 。 在 这 种 损害 中 ,野猪 造成 的 损失 大 于 80% 。 对 策 : 由 于 野猪 造成 的 损失 较 大 , 且 是 损害 的 主要 来 源 , 因 此 应 着 重 解决 。 野 猪 不 在 保护 名 录 上 ,因此 可 以 适当 捕杀 。 每 年 应 在 保护 区 指导 下 ,发 放 狩 狂 证 ,适当 捕杀 野猪 。 同 时 可 在 农田 周围 建设 石 块 构成 的 围墙 (野猪 危害 地 区 农田 地 块 均 较 小 ) ,在 调查 中 ,有 围墙 的 地 块 损失 很 小 ,是 一 种 有 效 的 保护 方法 。 5.3 灵 长 类 动物 对 农作物 的 损害 灵 长 类 动物 对 农作物 有 危害 ,但 这 种 危害 较 小 ,可 由 保护 区 做 适当 补偿 。 5.4 保护 区 核心 区 建议 在 保护 区 内 很 难 找 出 可 以 绝对 保护 的 地 区 ,因为 绝 大 多 数 地 区 都 有 人 类 活动 。 在 几 个 地 区 有 较 好 的 保护 条 件 和 适当 的 动物 数量 ,如 吉隆 县 的 吉隆 镇 (长 尾 叶 猴 等 )\ 贡 当 ( 岩 羊 和 雪 4) , 定 日 县 的 珠 峰 一 绒布 寺 地 区 ( 岩 羊 和 雪豹 外 陈 塘 地 区 、 佩 枯 错 地 区 ( 野 驴 ) 等 。 吉 隆 县 的 樟 木 地 区 可 以 成 为 较 好 的 核心 区 ,但 首先 要 解决 樟 木 镇 的 统一 领导 问题 。 6 野 驴 、 藏 原 羚 等 与 畜牧 业 争夺 草场 的 问题 野 驴 和 藏 原 羚 出 没 地 区 多 为 良好 的 放牧 草场 ,但 由 于 两 种 动物 的 数量 相对 家 冀 种 群 数量 来 说 较 少 ,对 草场 基本 不 存在 危害 。 实 际 上 ,是 过 度 放牧 造成 草场 退化 而 威胁 野 驴 和 藏 原 羚 的 生存 。 在 当前 农村 政策 下 ,限制 畜牧 业 发 展 是 不 现实 的 。 因 此 ,解决 这 一 问题 的 办 法 在 于 提高 草 场 利 用 率 。 如 建立 草场 围栏 ,实行 轮 牧 制 。 在 调查 中 已 见 到 草场 围栏 (数量 很 少 ) ,围栏 中 的 产 草 量 大 大 高 于 围栏 外 。 建 立 围栏 时 ,畜牧 业 可 充分 利用 道路 两 侧 约 3 km 的 地 带 , 因 为 据 调 查 , 野 驴 和 藏 原 羚 的 活动 区 域 平 均 在 离 道路 2.5 km 以 外 的 地 区 。 同 时 ,应 较 集 中 地 建立 牧民 的 宿营 地 ,因为 据 调 查 , 野 驴 和 藏 原 羚 一 般 在 距 牧民 帐篷 7 km 以 外 活动 ,如 牧民 帐篷 建立 得 分 散 ,就 会 压缩 野 驴 的 生存 空间 。 感谢 :特别 感谢 中 国 科 学 院 植 物 研究 所 的 李 渤 生 老 师 给 我 们 这 一 难得 的 考察 机 会 ;感谢 美国 高 山 研究 所 的 动物 学 家 Rodney Jackson 先生 的 指导 osx 献 钱 燕 文 , 冯 几 建 .1974. 珠 穆 朗 玛 峰 地 区 鸟 类 和 哺乳 类 的 研究 资料 .珠穆朗玛 峰 地 区 科学 考察 报告 一 生物 与 高 山 生 理 . 北 京 : 科学 出 版 社 ，55 一 74 钱 燕 文 , 汉 害 建 , 马 菜 龄 .1974. 珠 穆 朗 玛 峰 地 区 鸟 类 和 哺乳 类 的 区 系 调 查 .珠穆朗玛 峰 地 区 科学 考察 报告 一 生物 与 高 山 生 理 . 北 京 : 科 学 出 版 社 ，1-23 中 国 科学 院 青藏 高 原 综合 科学 考察 队 .1986. 西 藏 哺乳 类 .北京 :科学 出 版 社 ，63 - 397 中 国 科学 院 青藏 高 原 综合 科学 考察 队 .1988. 西 藏 植被 .北京 :科学 出 版 社 ,251- 331 * 160 : 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 =| Bonhote,J.L. 1905. On a collection of mammals brought home by the Tibet frontier commission. Proc . Zool . Soc .2:302 — 308 . Ellerman,J.R. and T. C. S. Morrison-Scott. 1951. Checklist of palaearctic and Indian mammals. London: British Museum [Nat. _ Hist. ] Thomas, O.and A.C. Hinton. 1922. The mammals of the 1921 Mount Everest expedition. Ann. Mag. Nat .9 (9):178 — 186 STATUS AND PROTECTION OF WILDLIFE IN THE QUMULONGMA NATURE RESERVE, TIBET Chen Yun , Zhang Linyuan (Beijing Milu Ecological Reaserch Centre, Nanhaizi, Nan Yuan, Beijing 100076) From 1991 to 1993, a survey was conducted to reveal the present status of the wildlife , par- ticularly the snow leopards, the blue sheep and the wild donkeys, in the Qumulongma Nature Re- serve. Based on field investigations and interviews with the local people, 79 species have been recorded, including 7 in Insectivora, 11 in Chiropters, 3 in Primates, 23 in Carnivora, 1 in Perissodactyla, 9 in Artiodactyla, 18 in Rodentia and 7 in Lagomorpha. Among them, 21 species have been under protection. In order to know their harm to crops and domesticated animals , the local people from different families were interviewed. It is found that the harm of the snow leop- ards to crops was quite limited while that of the wild pigs was rather serious. It is also found that over ~ grazing has brought about threats to the existence of the herbivorous animals . Some sug- gestions, such as that to establish a core area of wildlife protection, were proposed for a more ef- fective conservation of the wildlife in this reserve. Key words: Tibet, Wildlife, Qumulongma Nature Reserve (QNR) | BABS :北京 东 灵 山地 区 地 表 大 型 真菌 群落 组 成 = abe 北京 东 灵 山地 区 地 表 大 型 真菌 群落 组 成 HAH HRM KA (中 国 科 学 院 微生物 研究 所 ,北京 ”100080) 摘要 经 过 将 近 5 年 对 北京 东 灵 山地 区 暖 温 带 落叶 阁 叶 林 的 地 表 大 型 真菌 的 系统 调查 , 共 采 集 标 本 近 万 份 。 共 鉴定 出 地 表 大 型 担子 菌 和 子宫 菌 49 科 ,101 属 ,329 种 。 其 中 ,能 和 树木 形 成 外 生 菌 根 的 真菌 共计 29 属 150 种 , 占 该 地 区 已 知 种 的 地 表 大 型 真菌 总 数 的 4$.5% .这 些 外 生 菌 根 真菌 种 类 多 集中 在 Russula, Cortinarius, Inocybe, Tricholoma, Lycoperdon , Suillus , Geastrum , Hygrophorus , Calvatia , Lactarius , Boletus, Clavaria, Ramaria 和 Thelephora ¥ & ZP, LARRRKPAUAABAD SS 属 130 种 ,其 中 外 生 菌 根 真 菌 66 种 , 占 地 表 大 型 真 菌 总 数 的 50.8% .辽东 标 中 龄 林 中 有 地 表 大 型 真菌 51 属 132 种 ,其 中 外 生 菌 根 真 菌 64 种 , 占 48.5% .落叶 阁 叶 混交 林 中 有 地 表 大 型 真菌 53 属 138 种 ,外 生 菌 根 真菌 67 种 , 占 48.6% . 华 北 落叶 松 人 工 林 中 有 地 表 大 型 真菌 64 属 158 种 ,其 中 外 生 菌 根 真 菌 68 种 , 占 43.0% . 油 松 人 工 林 中 有 地 表 大 型 真菌 40 属 91 种 ,其 中 外 生 菌 根 真 菌 39 种 , 占 42.9% 。 主题 词 。 大 型 真菌 “群落 组 成 BRE 落叶 间 叶 林 地 表 大 型 真菌 主要 包括 那些 与 植物 形成 菌 根 的 和 参与 凋落 物 分解 的 多 数 担 子 菌 和 部 分 子 圳 菌 。 它 们 是 森林 生态 系统 的 重要 组 成 部 分 ,是 维系 森林 生态 系统 中 物质 循环 和 能 量 流动 的 重要 环节 ,也 是 影响 森林 群落 演 蔡 和 更 新 的 重要 因子 之 一 。 其 中 的 菌 根 真菌 不 仅 能 够 促进 植 物 的 生长 、 提 高 林木 造林 的 存活 率 及 抗 道 性 能 ,还 能 够 调节 植物 群落 中 个 体 植物 间 的 养分 \ 水 分 的 吸收 与 交换 ,特别 是 它们 还 能 影响 植物 对 CN\P、S 和 一 些微 量 元 素 的 吸收 与 利用 。 而 那 些 地 表 腐 生 真菌 则 控制 着 森林 凋落 物 的 分 解 速率 以 及 分 解 状 况 。 因 此 ,了 解 与 掌握 森林 生态 系统 中 真菌 群落 的 组 成 是 充分 认识 森林 生态 系统 的 组 成 与 结构 的 重要 内 容 之 一 ,也 是 认识 真 ” 菌 多 样 性 的 生态 系统 功能 的 前 提 ,为 生态 系统 的 恢复 与 重建 提供 基础 性 的 科学 信息 。 开展 本 研究 的 地 区 是 生物 多 样 性 破坏 较为 严重 的 华北 区 ,本文 报 告 的 是 暖 温带 落叶 阁 叶 林地 表 大 型 真菌 群落 多 样 性 及 其 动态 研究 的 一 部 分 ,是 1993 一 1997 年 的 5 年 间 对 东 灵 山地 区 暖 温 带 落叶 冰 叶 林 中 地 表 大 型 真菌 的 区 系 组 成 的 固定 样 地 和 临时 样 带 的 调查 结果 。 至 今 尚 无 有 关 该 地 区 地 表 大 型 真菌 的 报道 。 1. 研 究 方法 1.1 研 究 地 概况 东 灵 山地 区 是 太行 山 山 脉 的 北 段 、 小 五 台山 的 余 脉 ,位 于 北京 市 门头沟 区 ,115?26' 下 、39* 58 N ,海拔 高 从 400 m~2303 m。 该 区 属于 暖 温 带 半 湿润 - 半 王 旱季 风气 候 。 年 平均 气温 2 ~7T,>0 TC Ai 2300 ~ 3600 CT ;年 日 照 2600 h; 年 降水 500 mm 左右 , 且 多 集中 在 6 一 8 月 , 约 占 年 降水 的 75% ;无 霜 期 160 d 以 下 。 该 区 的 土壤 以 山地 棕 壤 、 亚 高 山 草 旬 土 和 褐 土 为 主 。 该 区 自然 景观 丰富 ,植被 类 型 多 样 (有 5 个 植被 型 .29 个 群 系 )( 马 克 平 等 ,1995) , 既 有 恢 复 较 好 的 辽东 标 纯 林 、 以 辽东 栎 为 主 的 落叶 阁 叶 混交 林 , 也 有 处 于 次 生 演 替 中 的 多 种 类 型 的 次 162 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 生 灌 丛 ,以 及 亚 高 山 草 多 .还 有 较 大 面积 人 为 恢复 的 华北 落叶 松 人 工 林 和 我 国 特有 树种 油 松 人 工 林 等 。 1.2 样 地 调查 采用 固定 样 地 和 临时 样 地 相 结合 ,选取 3 个 植被 型 的 4 群 系 进行 不 同 植被 群落 中 地 表 大 型 直 菌 组 成 的 调查 。 设 置 5 块 固定 样 地 :(1) 落 叶 阔 叶 林 一 辽东 标 成 熟 林 (50 mX 30 m); (2) 落叶 闪 叶 林 一 辽东 标 中 龄 林 (100 mx20 m);(3) 落 叶 阔 叶 混 交 林 (50mx 40 m) 5 (4) REA HE 叶 林 一 华北 落叶 松 人 工 林 (50 mx 50 m);(5) 温 性 针 叶 林 一 油 松 人 工 (70 m X15 m)o 由 于 地 表 大 型 真菌 子 实体 出 现 的 季节 性 很 强 , 因 此 ,每 年 6 月 下 名 开始 至 10 月 上 名 每 隔 10 一 15 d 调查 一 次 ,如 遇 雨 天 则 雨 后 次 日 补充 调查 一 次 ,调查 时 进行 详细 标本 采集 记录 。 为 弥补 固定 样 地 不 能 够 反映 所 有 林 型 的 缺憾 , 则 在 固定 样 地 观测 的 间歇 期 间 进 行 临时 样 地 的 调 查 工 作 , 以 便 对 该 地 区 地 表 大 型 真菌 的 物种 多 样 性 有 更 全 面 的 了 解 。 临 时 样 地 选取 固定 样 地 以 外 具有 代表 性 的 植被 类 型 ,采用 典型 抽样 样 带 法 进行 调查 ,一 般 样 带 为 5 mx40 m~10 mX © 50 mo 1.3 标本 的 监 定 与 保藏 | 将 所 有 固定 和 临时 样 地 的 标本 以 及 踏 查 的 标本 汇总 ,每 次 调查 结束 后 的 当 目 及 时 进行 标 本 的 详细 描述 和 鉴定 ,并 且 进 行 标本 烘 王 处理。 鉴定 所 用 工具 书 主要 参考 邓 叔 群 (1963)Kib- ， by(1979)、Phillips(1981)、 应 建 浙 等 (1982,1987,1994a,1994b)、Singer(1986)、Bon(1987)、 中 国 科学 院 微生物 研究 所 真菌 组 (1988 ) 和 Hawksworth 等 (1995) 等 。 全 年 调查 工作 结束 后 ,将 本 研究 中 采 到 的 所 有 标本 再 与 中 国 科学 院 微生物 研究 所 的 真菌 标本 馆 (HMAS) 馆 藏 同类 标本 进行 比较 核定 ,核定 后 的 标本 保藏 于 HMAS。 外 生 菌 根 真 菌 的 确定 主要 根据 Trappe(1962)、 Dennis(1986) ,以 及 Hawksworth 等 (1995 ) 所 涉及 的 文献 。 2. 结 果 与 分 析 经 过 1993 年 8 月 一 1997 年 10 月 的 将 近 5 年 对 北京 东 灵 山地 区 的 地 表 大 型 真菌 的 系统 调查 , 共 采 集 标本 近 万 份 。 现 已 经 鉴定 出 的 标本 分 属于 两 个 亚 门 , 即 担子 菌 亚 门 (Basidioimy- cotina) 和 子囊 菌 亚 门 (Ascomycotina) ,共有 49 科 ,101 属 ,329 种 。 另 外 ,还 采集 到 了 黏 菌 1 A 1 属 1 种 一 发 网 ( Stemonitis splendens Rost. ) 。 还 有 将 近 50 个 形态 分 类 单元 的 200 SH REE 。 标本 尚未 鉴定 。 其 中 ,能 和 树木 形成 外 生 菌 根 的 真菌 共计 29 属 150 种 , 占 该 地 区 已 知 种 的 地 表 大 型 真菌 总 数 的 45.5%( 见 表 1)。 这 29 个 属 的 外 生 菌 根 真 菌 ,其 种 类 多 集中 在 Russula (25 ##') , Corti- narius(19 #) , Inocybe (17 #4), Tricholoma (12 ##). Helvella (10 种 ) 等 5 个 属 之 中 。 另 外 ， Lycoperdon Fil Suillus 两 个 属 各 8 个 种 , Geastrum JR 6 个 种 ， Hygrophorus 有 5 种 ， Cutvaem 和 Lactarius 两 属 各 4 个 种 。Boietus , CIavaria , Ramaria , Thelephora 等 4 属 中 各 有 3 个 种 ,As: manita , Clavulina , Hebeloma , Laccaria , Leccinum 和 Scleroderma 等 6 个 属 各 有 2 种 外 生 菌 根 真 菌 ,而 Chroogomphus , Clavariadelphus ， Leptopodia , Macroscyphus , Mutinus , Paxillus , Tuber 和 Xerocomus 等 属 则 各 有 一 种 外 生 菌 根 真 菌 。 在 1995 年 6 月 ~1997 年 10 月 期 间 的 3 个 生长 季节 中 ,进行 了 5 块 固 定 样 地 的 长 期 连续 观测 , 共 鉴 定 地 表 大 型 真菌 标本 7200 余 份 ,基本 掌握 了 在 这 5 种 林 型 中 的 地 表 大 型 真菌 群落 的 物种 组 成 。 在 固定 样 地 以 外 的 其 它 森 林 植 被 中 ,经 过 设置 临时 样 地 和 踏 查 , 共 获 得 地 表 大 型 黄 永 青 等 :北京 东 灵 山地 区 地 表 大 型 真菌 群落 组 成 KG 真菌 48 属 93 种 。 其 中 外 生 菌 根 真 菌 46 种 , 占 该 部 分 地 表 大 型 真菌 总 数 的 49.5% .主要 代表 类 和 群 是 Hygrophorus spp. ,Laccaria spp. ,Amanita spp. , Inocybe spp. , Lactarius spp. , Russu- la spp. , Suillus spp. , Lycoperdon spp. , Thricholoma spp. , Paxillus spp. , Leccinum spp.o Fi 外 ,还 发 现 了 一 种 块 菌 (Tuper sp.)。 以 下 分 别 描述 了 5 个 固定 样 地 的 地 表 大 型 真菌 群落 的 组 成 情况 及 其 特点 。 辽东 栎 成 熟 林 : 辽东 栎 成 熟 林 中 有 地 表 大 型 真菌 58 属 130 种 。 其 中 外 生 菌 根 真 菌 66 种 , 占 地 表 大 型 真 菌 总 数 的 50.8% .外 生 菌 根 真菌 以 Cozrtizaarius collinitus,C. glutinosus,C. subferrugineus , C. spp. , Hygrophorus eburneus , Inocybe spp. , Russula aeruginea,R. spp. , Leccinum scabrum 等 为 主要 代表 类 群 。 iL AR ERP HR AK : WARE PR KP A RK 51 属 132 种 。 其 中 外 生 菌 根 真 菌 64 种 , 占 地 表 大 型 真 菌 总 数 的 48.5% .外 生 菌 根 真 菌 以 Cozrtizarius glutinosus,C. sublanatus,C. collinitus, C. spp. ,Hygrophorus eburneus, Inocybe bongardii,I. spp. , Lactarius spp. , Russula adusta, R. aeruginea,R. spp. ,Leccinum scabrum 等 为 主要 代表 类 群 。 落叶 阁 叶 混交 林 : 落叶 冰 叶 混交 林 中 有 地 表 大 型 真菌 53 属 138 种 。 其 中 外 生 菌 根 真菌 67 种 , 占 地 表 大 型 真菌 总 数 的 48.6% .外 生 菌 根 真 菌 以 Cortzzaarius subferrugineus,C. glutinosus,C. collini- os, C. spp. , Hygrophorus eburneus, Inocybe calamistrata,1. corydalina.,I. spp. , Russula aeruginea,R. spp. ,Leccinum scabrum , Boletus luridus 等 为 主要 代表 类 和 群 。 华北 落叶 松 人 工 林 : 华北 落叶 松 人 工 林 中 有 地 表 大 型 真菌 64 属 158 种 。 其 中 外 生 菌 根 真菌 68 种 , 占 地 表 大 型 真菌 总 数 的 43.0% .外 生 菌 根 真菌 以 Geastrum triplex,G. spp. , Inocybe spp. , Thelephora radiata, IT. multipartita , Hygrophorus russula , Laccaria amethystea,L. laccata , Lycoperdon pyriformeé , Chroogomphus rutilus , Paxillus involutus , Russula spp. 等 为 主要 代表 类 和 群 。 另 外 ， 在 该 林 型 中 也 发 现 有 Tricholoma terreum 和 Xerocomus subtomentosus 等 重要 外 生 菌 根 真 菌 。 油 松 人 工 林 : 油 松 人 工 林 中 有 地 表 大 型 真菌 40 属 91 种 。 其 中 外 生 菌 根 真 菌 39 种 , 占 地 表 大 型 真菌 总 数 的 42.9% .在 该 人 工 林 中 ,林地 的 坡 向 对 林 中 的 外 生 菌 根 真 菌 类 群 的 组 成 影响 比较 明显 。 在 阳 坡 上 的 油 松 人 工 林 中 的 外 生 菌 根 真 菌 主要 是 以 Suwizzus granulatus,S. grevillet,S. lu- teus 和 Chroogomphus rutilus 占 优 势 i PARKS A AK PME Tricholoma terreum 占 绝对 优势 。 Rl ， 东 灵山 地 区 不 同 植被 下 地 表 大 型 真菌 群落 的 物种 组 成 真 菌 名 称 iL IRF iL AR FF 华北 落叶 油 松 落叶 阔 叶 其 它 森 林 成 熟 林 幼 龄 林 松 人 工 林 人 工 林 混交 林 类 型 Agaricus comtulus Agaricus fissurata ‘ Agaricus placomyces ak 让 Bi Agaricus praeclaresquamosus + AOR 1 +2260. 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 ( 续 表 ) - Kom 名 称 ty TT eves ec, ae? ie Cie Agaricus silvicola i 2 Agaricus sp. + * i a Agrocybe pediades hi Agrocybe praecox 证 * Amanita fulva* i Amanita pantherina * 二 二 本 Armillaria mellea + + + + 此 Boletus luridus* + Boletus sp.1* + RP Boletus sp.2* a Calvatia craniiformis* a: Calvatia excipuliformis* ot + Calvatia saccata * + Calvatia sp. * 二 Cerrena unicolor 一 Chlorosplenium aerugiascens 十 Chroogomphus rutilus * + Clathrus javanicus + 十 Clavaria zistillaris * + Ef Clavaria sp. * ne Clavaria vermicularis * + Clavariadelphus ligula * 本 Clavulina rugosa * fy Clavulina sp. * + Clitocybe catina + 是 Clitocybe dealbata + 十 本 Clitocybe erioetorum + Clitocybe fragrans + + 十 十 十 十 十 十 人 Clitocybe gibba + 十 十 十 + Clitocybe hydrograma + Clitocybe infundibuliformis + 十 十 下 in Clitocybe nebularis + re + Clitocybe phyllophila + Clitocybe pusmus ders! Clitocybe sinopica a 黄 永 青 等 :北京 东 灵 山地 区 地 表 大 型 真菌 群落 组 成 ( 续 表 ) 责 菌 名 称 ILA iL Ae HK 华北 落叶 油 松 落叶 阁 叶 其 它 森 林 成 熟 林 幼 龄 林 松 人 工 林 人 工 林 混交 林 型 Clitocybe sinopicoides + ++ ++ Clitocybe sp.1 十 十 十 十 十 4+ Clitocybe sp.2 十 十 十 十 十 + Clitocybe sublunatus 十 Collybia acervata + n Collybia butyracea 直 十 Collybia confluens 二 十 十 十 aoe 于 Collybia distorta 一 Collybia dryophila 十 十 十 十 二 Jee a Collybia erythropus + + + + Collybia kuehneriana + Collybia maculata 一 Collybia obscura + + ee Collybia sp.1 + + + + -= Collybia sp.2 ~ + 时 + Collybia turatum + Conocybe filaris + Conocybe subovalis + Coprinus clavatus + + 第 re Coprinus disseminatus + Coprinus micaceus + + + se ig. Coprinussp. + + 一 十 攻 年 Coriolus versicolor + 一 十 十 4 Cortinarius arguatus ~ 十 Cortinarius cinnamomeus * + 十 十 Cortinarius collinitus * 十 十 十 十 十 + + Cortinarius delibutus * I: Cortinarius gentiles * 一 Cortinarius glutinosus * ++ ++ a Cortinarius hemitrichus * + Cortinarius paleaceus * + Cortinarius pholideus * + Cortinarius saniosus * ¥ Cortinarius semisanguineus * a 十 + + 7 és Cortinarius sp.1* +++ 十 十 十 十 + ++ - 166 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 ale ———————— a a ( 续 表 ) iL I iL I 华北 落叶 油 松 落叶 阔 叶 ”其 它 森 林 hw A & 成 熟 林 = HEAR MATH ALAR 混交 林 类 型 Cortinarius sp.2° Be an at 区 Fi + i Cortinarius subferrugineus * iat: a a + ae * Cortinarius subfulgens * + . Cortinarius sublanatus * + heh + Cortinarius subtabularis * + + Cortinarius varius * 十 Cortinarius violaceus * + Cotylidia diaphana + Crepidotus fulrotomentosus a Crepidotus herbarum + + Crepidotus malachius + Crepidotus norbarum ++ Crepidotus variabilis + + + Cystoderma granulosum ; + Daedalea dickinsii 一 十 十 + Daldinia concentrica + Entoloma hirtipes + Entoloma sp. i +: Flammulina velutipes =f Fomes formentarius + Fomes sp.1 i Fomes sp.2 平 Funalia gallica + + ft 3 Geastrum minus * cs + + 下 4 Geastrum pyrigomis * + Geastrum sp.1* + + 十 十 十 十 十 十 Geastrum sp.2° + + + oe Geastrum triplex * + + fee a re ‘ Geasturm saccatum * 十 a Gloeophyllum sepiarium 4 Hebeloma fastibile * + 7 Hebeloma sinapoizane* + * Helvella acetabulum * + + . ri Helvella atra* + 1 + — SS 黄 永 青 等 :北京 东 灵 山地 区 地 表 大 型 真菌 群落 组 成 7 are SSS SS SE SSS a eS SS a nS Se SS es ( BE # ) HRA 称 WARK iA 华北 落叶 油 松 落叶 间 叶 其 它 森 林 成 熟 林 幼 岭 林 松 人 工 林 人 工 林 混交 林 类 型 Helvella clastic * 15 Helvella crispa~ 此 二 et 中 十 十 Helveila elastica * a tact: + + + Seieluella lacunosa” + Helvella pulla “ + Helvella sp.1* + + + Helvella sp.2” + 时 十 十 十 Helvella vulgeburneus * + Hemimycena delicatella + + Hirschioporus sp. + Hydnum sp. + Hygrophorus eburneus * ++ ++ 十 十 Hygrophorus russula * + 十 Hygrophorus sp.1” 十 Hygrophorus sp.2” + 二 十 十 Hygrophorus sp.3” 十 Hypholoma appendiculatum + ++ + + : + Hypholoma sp.1 + Hypholoma sp.2 4. + + Inocybe bongardii * + + Inocybe calamistrata * + Inocybe corydalina * + + Inocybe fastigiata * + + + + Inocybe flavobrunnea * + Inocybe geophylla * tb + + ae Inocybe geophylla var. lilacina * + 3 ste + Inocybe grisedilacina * 牛 Inocybe hystrix ” st Inocybe lacera* + Inocybe loliace * + Tnocybe patouillardii * + + Inocybe pyriodora * + Inocybe radiata * + of: Inocybe sp. 1” + + eee aE he iy beads 8 。 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 RE SE FET SS SS a SS ( 续 表 ) Ho 名 和 et a vet ec en. ae Inocybe sp.2* + + cae + + ++ +4 Inocybe umbrinella * 如 ig a Inonotus radiatus 业 oF Kuehneromyces mutabilis 书 Laccaria amethystea * 二 + a5 Laccaria laccata * 二 ate a ot ot 二 法 Lactarius deliciosus * cfs + Lactarius sp.1* 二 Lactarius sp.2* ste + + Lactarius sp.3° of 十 Laetiporus sulphureus ar 水 Leccinum insigne * 机 Leccinum scabrum * + 十 十 十 十 十 + Leccinum subglabripes * , re Lentinus fulvus + + Leotia lubrica + + + ae Lepiota adulterina + Lepiota clypeolaria 4 Lepiota felina + Lepiota fulvella 二 ora Lepiota helveola a a Lepiota pseudohelveola + 十 Lepiota sp.1 + 十 Lepiota sp.2 + 时 x Lepista glaucocana + Lepista luscina oe Lepista nuda fe 十 Lepista panaeolus 十 是 gis Lepista sordida + +f ers r: Lepista sp. i Leptopodia atra “* oii Leucoagaricus japonicus i 本 i 2 Leucocoprinus brebissonii uw By é Lycoperdon echinatum * BABS :北京 东 灵 山地 区 地 表 大 型 真菌 群落 组 成 *\ 16D ( BE 3 ) KAA 称 LAR iA 华北 落叶 油 松 落叶 阔 叶 其 它 森 林 成 熟 林 幼 龄 林 松 人 工 林 人 工 林 混交 林 类 型 Lycoperdon perlatum ~ 7g a oe 本 eat ck Lycoperdon fuligineum * + 二 Lycoperdon pusillum * + + Lycoperdon pyriforme * + 3 a Lycoperdon sp.1* + 十 十 十 十 Lycoperdon sp.2 + + 3 + Lycoperdon umbrinum “* + 十 Lyophyllum connatum + Lyophyllum decastes + Lyophyllum semitale 十 Lyophyllum sp. a de Macroscyphus sp. * fe Marasmiellus candidus 十 十 十 十 十 十 Marasmius alliaceus 十 + Marasmius chordalis + + + + Marasmius maximus + + 十 十 十 十 十 十 十 十 十 Marasmius oreades + + 十 十 十 十 ee Marasmius pulcherripes + + Marasmius siccus 十 十 十 十 十 十 十 十 十 十 +++ 十 十 十 后 + 十 十 十 Marasmius sp. ++ 十 十 十 十 十 十 十 十 +4 + Marasmius undatus + Melanogaster ambiguus + Melanoleuca arcuata 十 Melanoleuca melaleuca + ++ 二 Melanoleuca sp. 十 + + Melanoleuca strictipes 一 十 Microstoma floccosa 十 十 Mutinus caninus * + Mycena alcalina + Mycena galericulata + + Mycena grammta as Mycena inclinata of Mycena polygramma + + + +: Mycena pura + ++ ++++ 十 十 十 十 十 十 十 十 十 十 Mycena sp.1 ++ + fey 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 eae.” mow Hk eT ae ver ace mn Ye Mycena sp.2 二 Er Mycena sp.3 + at degree i 十 -二 Naematoloma fasciculare + Nothopanus porrigens a: Omphalina sp. a a oe ahs Otidea cochleata Panaeolus campanulatus 站 Panaeolus papilionacus Panaeolus speciosus a Panaeolus sphinctrinus Panellus stypticus + + + Panus conchatus 二 Panus fulvus ar Paxillus involutus * + 2 Peziza cerea + + + + are Peziza spp. + + 十 十 十 十 十 十 ++ Peziza vesiculosa + + + 下 Peziza violacea + Phallus rubicundus Phellinus igniarius + aE Pholiota adiposa cf Pholiota alnicola Pholiota squarrosa rf Phyllotopsis nidulans + Ep Pleurotus ligratilis Pleurotus nidulaus + Pleurotus sp. + + 下 Pluteus cervinus uF 了 Pluteus sp. i Polyporellus varius + 本 Polyporus brumalis + + + Polyporus elegans 时 + a ‘ Polyporus sp.1 it Polyporus sp.2 + f : Polyporus squamosus 黄 永 青 等 :北京 东 灵 山地 区 地 表 大 型 真菌 群落 组 成 + DAL > EE RARE a ES RE SS SSS Se SPR ES CS PS EN EE ES aE EE SS SS Se ( 续 表 ) 真 菌 名 称 iL FR iL IR 华北 落叶 油 松 MMA 其它 森 林 成 熟 林 幼 龄 林 松 人 工 林 人 工 林 混交 林 类 型 Poria sp. + Psathyrella candolleana oF Psathyrella sp. + Pseudotrametes gibbosa + Pseudotremates sp. 击 Psilocybe sp. + Pterula penicellata ++ + + Pycnoporus cinnabarius + Pycnoporus sanguineus tg Ramaria apiculata * + + Ramaria sp. * + + Ramaria stricta * 二 Rhodophyllus rhodopolius ar Rhodophyllus sp. af Russula adusta * 和 Russula aerugi7zea“ 十 十 十 + Russula alutacea * + Russula aquosa ~ + + + Russula atropurpurea * + Russula cyanozxantha * + Russula delica * + Russula fellea * 十 rn Russula foetens * + bY. Russula furcata * + Russula gracillima” + Russula grisea * + Russula lepida * + + 二 Russula nigricans * 二 Russula mitzda“ + Russula ochroleuca * 二 Russula paludosa“” a Russula pectinata * 二 Russula rosea * + Russula sororia * + Russula sp.1* + + 十 十 十 172 « 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 真菌 名 称 ak OR BATH OTR ase Russula sp.2° as ae = a Russula turci * $ Russula virescens * 1 Russula xerampelina * a7 Schizophyllum commune 1 a a5 ar Scleroderma areolatum * fet Scleroderma sp. * 起 + + Sparassis crispa + + Spathularia clavata SEE Stemonitis splendens + Stereum ostrea + + Stereum rugosum + Stereum sp. 4 ++ 十 十 十 Strobilurus tenacellus + + Stropharia coronilla Stropharia semiglobata + Stropharia sp. ie ie Suillus aemin * + Suillus aeruginascens * + Suillus bovinus* + + “ Suillus flavidus* Suillus granulatus* 4 uillus grevillei * fe 4: Suillus luteus” + 十 Suillus sp.“ re a Thelephora multipartita * + 7: Thelephora radiata * ee + Thelephora sp* + + + + Trametes dickinsii + 二 + : Trametes hirsuta 4 Trametes pubescens 下 Trametes sp. ba 下 Tricholoma argyraceum * + Tricholoma brumale* Tricholoma cigulatum * f oud + BABS :北京 东 灵山 地 区 地 表 大 型 真菌 群落 组 成 eg 人 ——————————————————— ( 续 表 ) -一 iL WRK iL A HK 华北 落叶 油 松 落叶 阁 叶 FEE BRAK es * BRK | 幼 龄 林 ATR ALAR RCA 类 型 Tricholoma ionides * + + + Tricholoma maculats * + Eiricholoma scalpturatum ~ + + rs is Tricholoma sordidum * + + 十 + Tricholoma sp.1* + + Tricholoma sp.2* + + ++ a Tricholoma terreum * + ++ + 十 十 十 十 ++ fae Tricholoma virgatum * + + Tuber sp. * : " Unidentified ++ + + ++ + + 4 3 Hee Volvariella speciosa + Xerocomus subtomentosus* tr Xylaria hypoxylon + 十 是 Xylaria sp. + of 十 注 : 标 * 为 外 生 菌 根 真 菌 , 共 150 种 。+ :出 现 ;+ + :出 现 较 多 ;+ + + :出 现 极 多 S$ = 文 献 邓 叔 群 .1963. 中 国 的 真菌 .北京 :科学 出 版 社 应 建 浙 等 .1982. 食 用 蘑菇 .北京 :科学 出 版 社 应 建 浙 等 .1987. 中 国药 用 真菌 图 鉴 . 北 京 :科学 出 版 社 应 建 浙 等 .1994a .川西 地 区 大 型 经 济 真 菌 .北京 :科学 出 版 社 应 建 浙 等 .19940 .西南 地 区 大 型 经 济 真 菌 .北京 :科学 出 版 社 中 国 科学 院 微生物 研究 所 真菌 组 .1988. 毒 昔 菇 (第 二 版 ) .北京 :中 国 科 学 出 版 社 Bon,M.， et al. 1987. The mushrooms and toadstools of Britain and North — western Europe. London: Hongdder & Stoughton, Domino Books Ltd. Dennis, R. W. G. 1986. Fungi of the Hebrides. London: Royal Botanical Gardens, Kew Hawksworth, D. L. et al. 1995. Ainsworth & Bisby’ s Dictionary of the Fungi (8th ed. ). CAB International. Cambridge: U- niversity Press Kibby, G. 1979. Mushrooms and Toadstools. Oxford: Oxford University Press Phillips, R. 1981. Mushrooms and other fungi of Great Britain and Europe. London: Pan Books Ltd. Singer, Rolf. 1986. The Agaricales in Modern Taxonomy (4th. ed). Koenigstein: Koeltz Scientific Books Trappe, J. M. 1962. Fungus Associates of Ectotrophic Mycorrhizae. The Botanical Review. 28: 538 — 606 COMPOSITION OF EPIGEOUS MACROFUNGAL COMMUNITIES IN THE DONGLING MOUNTAIN, BEIJING Huang Yongqing, Liu Xiaojuan, Huang Yicun (Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080) From over 10,000 specimens collected from Beijing’s Dongling Mountain in a field work last- hie, * 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 ing five years, 329 species of epigeous macrofungi, representing 49 families and 101 genera, were — identified. Among them,150 species in 29 genera can form ectomycorrhiza with plants, account- . . ¥ ing for 45.5% of the total. These ectomycorrhizal fungal species mostly belong to Russula, | Cortinarius , Inocybe, Tricholoma , Lycoperdon, Suillus, Geastrum , Hygrophorus, Calvati- a, Lactarius, Boletus, Clavaria, Ramaria and Thelephora. In the mature Quercus liaotun- gensis stand, 130 species in 58 genera were found to occur, 66 of which are ectomycorrhizal fun- gi, accounting for 50.8% of the total in the stand. In the premature Quercus liaotungensis stand, 132 species in 51 genera were found to occur, 64 of which are ectomycorrhizal fungi, ac- counting for 48.5% of the total in the stand. In the deciduous broad — leaved mixed stand, 138 species in 53 genera were found to occur,67 of which are ectomycorrhizal fungi, accounting for 48.6% of the total in the stand . In the artificial Larix principis 一 rupprechtii stand, 158 species in 64 genera were found to occur, 68 of which are ectomycorrhizal fungi, accounting for 43.0% of the total in the stand. In the artificial Pinus tabulaeformis stand, 91 species in 40 genera were found to occur,39 of which are ectomycorrhizal fungi, accounting for 42.9% of the total in the stand. Key words: Epigeous macrofungus, Community composition, Warm temperate zone, Deciduous broad — leaved forest 孙 书 存 等 :植物 种 群 的 构件 理论 与 实践 cody. * 植物 种 群 的 构件 理论 与 实践 He 陈 灵芝 (中 国 科学 院 植 物 研究 所 ,北京 “10093) 摘要 植物 种 群 构件 理论 为 植物 种 群生 物 学 和 植物 种 群生 态 学 开辟 了 一 个 新 的 研究 领域 。 本 文 回归 了 该 理论 提出 的 背景 和 发 展 历史 ,就 植物 的 芽 库 与 枝 系 构 型 \ 叶 群体 动态 研究 和 统计 生 长 分 析 等 作 了 概述 ,并 提出 了 对 该 领域 继续 研究 的 一 点 看 法 。 关键 词 ”构件 理论 FR 叶 群 体 统计 生长 分 析 1 引言 :种 群 构件 理论 的 提出 种 群 系 指 生 活 在 特定 环境 中 ,同一 物种 个 体 的 集合 。 它 是 遗传 的 单位 ,又 是 适应 、 进 化 的 单位 (Silvertown，1982) 。 它 是 联系 个 体 与 群落 的 纽带 ,又 是 生态 系统 的 重要 组 成 部 分 。 生 态 系统 中 的 某 一 种 群 ,特别 是 优势 种 群 的 消长 会 影响 甚至 改变 整个 生态 系统 的 结构 和 功能 ,只 有 彻底 了 解 种 群 的 结构 和 数量 动态 才能 对 生态 系统 进行 定量 研究 ,从 而 预测 和 控制 生态 系统 的 发 展 和 演变 。 植物 种 群 研究 的 主要 途径 有 种 群 遗 传 学 和 种 群生 物 学 ,种 群 动态 是 其 研究 核心 ,而 种 群 统计 是 其 主要 研究 方法 ( 周 纪 给 ,1993) 。 植 物种 群生 态 学 的 理论 和 方法 起 源 于 人 口 学 和 应 用 生态 学 ,但 是 ,长 期 的 进化 历史 使 植物 形成 了 不 同 于 动物 的 生物 学 属性 : HHA RADE 和 产生 种 子 。 影 响 种 群 行为 的 动 植物 生长 型 也 有 着 基本 区 别 : 植物 从 种 子 萌发 开始 ,生长 始 终 是 一 些 结构 单 元 的 积累 ,地 上 部 分 表现 为 带 腋芽 的 叶 的 不 断 增加 ,地 下 部 分 是 具 分 校 的 根 结 构 单 元 的 增加 ,植物 体 是 由 一 个 个 结构 相互 交接 的 群体 (Arber，1950) ;植物 体 具 有 分 生 组 织 ， 它 的 分 布 和 数目 、 发 育 的 时 间 就 决定 了 植物 的 生长 历程 和 整体 形态 (Silvertown et cl . ，1993) 。 具有 分 生 组 织 的 芽 和 枝 的 持续 生长 易 受 到 所 居 环 境 时 空 变 化 的 影响 ,因此 植物 种 群 中 个 体 大 . 小 参差 、 株 型 多 样 寿命 长 短 悬 殊 ; 芽 和 枝 由 于 形成 后 所 处 的 位 置 不 同 ,形态 功能 各 异 , 遗 传 上 也 有 变异 。 所 以 ， 单纯 以 基 元 (genet) 为 单位 进行 种 群 统计 ， 所 得 信息 量 已 经 不 够 (Harper， 1981)。 植 物种 群生 态 学 的 研究 也 因此 曾 一 度 中 断 。1974 年 , Harper 和 White 提出 的 构件 理 论 (module theory) 成 功 地 解决 了 这 一 问题 ,使 植物 种 群生 态 学 进入 了 飞 怒 发 展 阶段 。 构 件 理 论 认 为 :种 群 结 构 数量 统计 时 ,要 区 分 两 个 层次 :一 是 以 合子 (种 子 ) 发 育 的 基 元 为 单元 的 结构 层次 , 另 一 个 是 以 植株 上 的 构件 为 单元 的 结构 层次 ,同时 要 把 两 个 层次 的 动态 相 联系 。1977 年 ,Harper 对 此 又 作 了 全 面 总 结 ,进一步 发 展 了 有 关 理 论 和 方法 ,植物 种 群生 态 学 研究 很 快 进 AM BAT HA 2 构件 理论 的 依据 2.1 构件 的 定义 构件 理论 的 萌芽 早 在 18 世纪 末 就 已 开始 : 既然 植物 枝条 的 芽 放 在 试管 中 培养 或 嫁接 后 ， 都 能 长 成 同 母 体 相 似 的 个 体 ,那么 植株 的 每 一 个 芽 就 是 一 个 个 体 ,植物 体 本 身 就 是 由 许多 这 样 的 个 体 组 成 的 集合 体 。 这 种 观点 一 直 被 人 们 不 自 党 地 运用 ,但 直到 本 世纪 ,由 于 大 量 文献 的 涌 4 . 176 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 人 现 和 实践 的 需要 才 得 到 足够 的 重视 ( White,， 1979a)。 构 件 概念 的 提出 是 过 去 一 个 多 世纪 工作 的 总 结 。 构 件 一 词 在 植物 形态 学 中 最 早出 现在 法 文 (法 文 原 词 为 article) 中 (Halle，1971)， 转 译 成 英文 后 , 较 法 文 有 新 意 ,但 概念 模糊 (Harper & White, 1974). Halle 等 (1978) 曾 将 其 狭义 . 定义 为 ;由 一 个 顶端 分 生 组 织 自 始 至 终生 长 发 育 形成 ;是 一 个 独立 的 ,具有 与 其 相连 的 节 、\ 叶 广 和 腋 分 生 组 织 ,终止 于 顶 生 花序 或 卷 须 的 枝 (shoot) 。1981 年 ,Harper 将 其 广义 定义 为 :具有 多 细胞 结构 的 并 相互 联结 的 重复 单元 ,可 分 成 不 同 的 层次 ,高 等 植物 中 ,如 带 腋芽 的 叶 ,一 个 枝 条 ,或 一 个 克隆 构件 (ramet) ,一 个 分 药 (tiller) 等 ,这 一 定义 已 为 众多 研究 者 所 接受 。 2.2 构件 理论 的 形态 学 依据 构件 理论 的 核心 是 构件 本 身 具 有 相对 独立 性 。 目 前 这 已 得 到 了 广泛 研究 。 从 芽 体 到 克隆 构件 每 一 层次 都 有 其 形态 解剖 学 \ 生 理学 基础 。 植物 体 由 细胞 组 成 ,但 存在 有 许多 中 间 层 次 :有 分 裂 能 力 的 细胞 构成 分 生 组 织 ,分 生 组 织 生长 、 分 化 形成 位 变异 构 体 (metamer) ,位 变异 构 体 组 成 构件 (Barlow，1989)。 芽 体 的 组 织 培养 已 充分 证 明 其 相对 独立 性 。 农 业 、 园 林业 中 的 芽 体 稼 接 也 是 一 个 间接 证 明 ,构件 理论 的 萌芽 也 正 起 源 于 此 。 芽 及 与 其 相连 的 叶 同 下 端的 节 和 节 间 一 起 被 看 成 一 个 位 变异 构 体 ,枝条 即 由 位 变异 构 体 组 成 ,植物 体 即 是 由 这 些 位 变异 构 体 组 成 的 总 和 ,植物 的 生长 是 通过 位 变异 构 体 的 增加 来 实 现 的 (White, 1979a) 。 Streptocarpus spp. 就 是 一 个 很 好 的 佐证 , 它 的 营养 枝 具 有 分 段 ,分 节 的 1 BRR YE (Jong et al., 1975) ,因此 位 变异 构 体 的 数目 能 反映 植株 的 生长 状况 ,被 用 来 确定 枝 条 的 生物 年 龄 。 在 单子 叶 植物 中 ,如 一 些 葡 久 茎 、 球 蔡 、 鳞 茎 植物 ,由 于 缺少 次 生生 长 和 合 轴 分 支 的 普遍 性 。 位 变异 构 体 理论 应 用 受到 限制 。 繁 殖 单位 理论 (phyton theory) 仍 被 沿用 , 它 认 为 节 间 及 其 上 端的 节 和 节 上 叶 构 成 一 个 繁殖 单位 ,植物 体 是 繁殖 单位 的 集合 体 ,植物 的 荃 是 叶 基 的 融合 体 ,繁殖 单位 实际 上 是 一 种 特殊 的 位 变异 构 体 。 该 理论 已 有 了 概念 化 图 解 (Priestlsy，1933 ; 1935)。 但 在 有 些 植物 ,如 水 稻 中 , 节 间 长 度 变 化 明显 ,但 繁殖 单位 数 却 不 易 改 变 MADRE 到 局 限 。 与 位 变 晃 构 体 理论 (metamer theory) #8 KR ,管道 模型 理论 (pipe model theory) 认 为 植物 体 在 纵向 上 可 分 为 者 干 个 组 成 单元 , 即 由 许多 单位 管 (unit pipe) 组 成 ,每 个 单位 管 都 支持 有 光合 。 组 织 (Shinozaki et al. , 1964), 一些 荒漠 灌木 是 该 模型 的 最 好 例证 ,将 植物 体 从 一 端 向 下 劈 列 后 ,使 根 荃 部 ,特别 是 使 木质 部 相互 分 离 ,发 现 植 株 仍 能 存活 (White，1979a) ; Calycotome vil- losa, Reaumuria palaestina 和 Populus euphratica 等 的 水 分 和 营养 物质 的 运输 主要 是 纵向 的 ， 在 水 分 协 迫 情况 下 ,水 分 运输 是 从 特定 的 根 到 特定 的 荃 , 根 的 一 部 分 受到 损伤 ,只 有 与 之 相连 的 枝条 受害 ,而 其 它 部 分 完好 (Waisel et al. , 1972). 2.3 构件 理论 的 生理 学 依据 枝条 作为 植物 的 组 成 单位 研究 最 为 详实 (Sprugal et al .，1991) 。 解 剖 学 发 现 , 多 数 物 种 ， 如 Populus deltoides ,Acer pensylvanicum 等 ,在 接近 叶柄 脱落 区 ,都 存在 限制 区 (constraintioa zone) , 维 管 分 子 在 此 陡然 变 小 ,相对 导 度 降低 了 75% ( Zimmerman，1978) 。 很 多 乔木 在 共和 枝 间 存在 另 一 限制 区 ,从 而 使 蕉 枝 相 对 分 离 ( Zimmerman er al. , 1971), EHEL, FARA, 主 枝 与 侧枝 间 都 有 明显 差异 ,水 导 力 在 主 共 相对 较 高 ,枝条 具 中 , 茎 枝 间 EE BAR (Tyree oztal.，1988)。N! 同 位 素 示 踪 发 现 ,一 个 枝条 合成 的 碳水 化 合 物 仅 能 转移 到 与 之 相连 的 树 二 nn ee eee 孙 书 存 等 :植物 种 群 的 构件 理论 与 实践 As 部 (Grifford et wz . ，1981) 。 环 带 法 和 修剪 法 也 证 明 ,下 部 校 条 的 移 走 不 会 引起 上 部 枝条 生长 速度 的 变化 ,很 少 有 例外 (Mar，1960)。 生 态 学 研究 认为 ,部 分 枝条 如 受到 干旱 ,寒冷 的 协 迫 ， 或 受到 病原 体 的 侵害 ,其它 部 分 的 枝条 很 少 受 到 很 大 损伤 。 Adams(1967) 指 出 植物 体内 存在 有 与 构件 这 种 形态 亚 单 位 类 似 的 生理 亚 单位 , 即 营养 单 位 (Nutrition unit), Watson 和 Casper(1984) 则 将 之 称 为 整合 生理 单位 (Integrated physiologi- cal unit) , 认为 植物 体 的 水 分 、 养 分 的 输送 ,同化 产物 的 转移 都 局 限 在 一 定 范围 内 ; 叶 序 (Phyl- lotaxy) 是 影响 植物 体内 碳 分 布 格局 的 重要 因子 。 克隆 植物 的 结构 单位 是 克隆 构件 , 它 具 有 完整 的 结构 部 分 和 独立 的 生理 过 程 (Schmid， 1986; Schmid et az. ，1987) 。 克 隆 构 件 间 的 物质 运输 很 微弱 , 资源 有 限 的 情况 下 , 较 小 的 母 体会 抛弃 子 体 ,而 将 物质 能 量 用 于 自身 的 生长 (Thomas et al., 1991) 。 运 输 的 方向 也 只 局 限 于 幼体 (Peter,， 1991) 。 目 前 以 克隆 构件 为 研究 对 象 的 种 群生 态 学 研究 较为 活跃 。 需 指出 的 是 ,从 芽 到 克隆 构件 ,都 是 由 基 元 划分 而 来 的 ,因此 ,它们 不 论 在 形态 解剖 上 ,还 是 在 生理 上 总 存在 着 一 定 的 联系 ,而 独立 性 总 是 相对 的 。White(1979a) 因此 将 构件 种 群 称 之 为 资源 共享 种 群 (metapopulation) 。 而 且 ,构件 单 位 愈 小 ,其 相互 联系 、 生 理 整 合 性 就 愈 大 。 构件 理论 的 产生 不 仅 有 其 理论 依据 ,也 有 其 实践 需要 (Harper，1980)。 农 作物 、 经 济 作 物 的 产量 往往 是 由 一 些 构件 数量 决定 的 ,单一 构件 的 数量 统计 往往 比 基 元 水 平 的 统计 更 为 重要 ， 如 水 稻 ,小 麦 的 分 昔 数 。 放 牧 系统 中 ,牲畜 取 食 往往 只 是 植物 器 管 的 某 一 部 分 ,如 芽 , 叶 等 幼 嫩 部 分 ,因此 这 些 构 件数 目的 变化 显得 比 个 体重 要 得 多 。 园 艺 . 果 树 载 培 中 ,枝条 的 修剪 无 疑 是 对 构件 空间 格局 的 调节 ( 钟 章 成 ，1992 ) 。 AREAS ORT ARS ERMA HAW SOA WI AURA BERR , 仅 就 对 营养 构 件 的 研究 作 一 概括 。 3 种 群 构件 理论 的 研究 概述 3.1 芽 库 与 枝 系 构 型 芽 体 具有 分 生 组 织 , 它 的 活动 对 外 界 环境 的 变化 最 为 敏感 。 芽 的 相对 位 置 是 种 群生 态 对 策 的 重要 参数 ,是 植物 生活 型 Raunkiaer 分 类 系统 的 基础 。 芽 在 生长 过 程 中 ,或 成 为 枝条 ,或 成 为 花序 ,或 死亡 ,或 休眠 。 芽 的 命运 及 分 枝 数 、 分 枝 角度 、 枝 长 等 就 决定 了 枝 系 构 型 (shoot architecture) , 枝 系 构 型 是 植物 形态 整体 上 的 表现 , 它 反映 了 植物 获取 资源 和 竞争 的 能 力 , 从 Warming(1909) 以 来 一 直 都 是 生长 型 分 类 的 依据 。 3.1.17 芽 种 群 又 称 芽 库 ,是 指 植物 体 上 所 有 芽 体 的 总 和 。 不 同 植物 的 芽 体 数目 和 和 分 布 差异 很 大 ,草本 植物 相对 稠密 ,如 Agropyron spp. 在 一 个 直径 20 cm 的 盆 中 经 20 周 的 生长 后 ,平均 每 株 达 215 个 (Tripathi et az .，1973)。 休 卢 芽 在 草本 植物 中 数目 也 很 巨大 ,如 Carex arenaria 的 休眠 芽 数 随 季节 变化 显著 ,最 多 可 达 1400 个 [mm2?(Noble et al., 1979). 由 于 芽 种 群 的 特殊 性 , 芽 库 统计 不 仅 反映 了 种 群 在 不 同 条 件 下 的 生长 策略 ,更 能 揭示 植物 在 结构 和 生长 动态 上 的 适应 模式 。 芽 库 的 空间 格局 与 动态 就 是 枝 系 构 型 的 形成 过 程 , 枝 系 构 型 只 不 过 是 植物 生长 过 程 的 历史 记录 。 有 关 乔 木 的 芽 库 研究 起 步 较 迟 , Quercus rubra 的 侧 芽 数目 同 枝 长 密切 相关 ,长短 枝 上 密度 不 同 (Ward, 1964) 。 真 正 的 芽 库 统计 开始 于 对 银 桦 的 研 究 ,Maillette(1982a,b) 发 现 芽 库 的 数目 动态 同 叶 数 、 枝 长 有 关系 ,并 根据 芽 在 四 季 中 的 不 同 命 运 和 转移 概率 建立 了 和 抢 阵 模型 ,预测 芽 种 群 的 动态 。Markov 模型 更 能 描述 芽 库 在 各 状态 间 的 4 178 。 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 一 转移 情况 ,更 能 模拟 和 预测 芽 种 群 动态 ,反映 植物 对 资源 的 投资 策略 (Maillette，1990)。 也 有 运用 logistic 方程 ,并 引入 三 角 函 数 , 考虑 构件 在 不 同 季节 中 的 变化 ,结果 能 反映 构件 季节 晨 & ,效果 很 好 (Maillette，1992)。 芽 库 不 同 于 种 子 库 ,基因 型 相同 ,而且 存 在 着 相互 抑制 ， 有 两 类 芽 的 作用 应 受到 重视 , 顶 芽 在 芽 种 群 统计 和 分 枝 形成 中 所 起 作用 大 于 侧 芽 ， 它 影响 着 侧 芽 的 活动 状况 \Svensson et 1 ,1988) ,灵敏 度 分 析 表明 ,休眠 芽 的 贡献 有 时 是 决定 性 的 ,特别 是 对 一 些 生活 在 树 线 附 近 ， 恶劣 环境 的 种 群 (Maillette，1987; 1990; Lehtila et al. , 1994). 芽 库 动态 还 易 受 到 环境 因子 的 影响 ,不 同 植株 相互 接触 的 不 同 干扰 区 (interference zone) , FH BR HE ,死亡 率 都 有 明显 变化 ,从 而 又 影响 到 其 它 构件 的 动态 (Jones et al. ，1987a， b)。 同 一 物种 在 不 同 纬度 区 ,由 于 日 照 ` 温 度 的 差异 ,光合 枝 的 延伸 方向 ` 共 的 倾斜 度 都 有 变化 (Noble，1981); 周期 性 牧 食 能 改变 不 定 芽 和 枝条 的 死亡 率 、 存 活 率 ,从 而 改变 枝 系 构 型 ， (Thomas et al. , 1985), KtE—sE AIR F ,能 促进 分 枝 (Lamont et al . ，1993) 。 不 同 光 强 下 , 枝 系 和 叶 在 空间 的 伸展 方向 也 都 不 同 (Charles，1988; Exequiel，1991) 。 亚 劣 环境 中 的 老头 树 、 旗 形 树 也 是 芽 活 动 受 抑制 后 的 产物 。 同 一 种 植物 ,不 同 环境 中 可 能 出 现 不 同 的 构 型 ,甚至 不 同 : 的 生长 型 ,同一 株 植 物 的 不 同 部 分 的 贡献 也 可 能 不 同 ,这 对 研究 种 群 的 生存 对 策 很 有 一 意义 。 。 3.1.2 枝 系 构 型 描述 枝 系 构 型 的 主要 参数 有 :分 枝 数 ,分 枝 角度 , 枝 长 等 ,乔木 的 侧枝 也 同样 具有 构 型 , 它 们 也 同样 占有 资源 空间 。 持 续 分 又 和 分 枝 角度 在 乔木 中 非常 重要 ,这 些 参数 从 发 芽 到 成 熟 植 株 已 都 有 研究 (Fish et al., 1977; Fish, 1978; Bell et al. , 1979 ) ,分 枝 率 在 乔 林 中 是 描述 拖 何 构 型 的 重要 参数 ,但 有 关 它 的 稳定 性 有 些 争论 (Steingrareber et al. , 1986). 乔木 的 枝 系 构 型 早期 一 般 都 是 通过 观察 和 简单 描述 完成 的 。 后 来 Halle 《1978) 把 植物 体 看 成 由 很 多 构件 组 成 的 种 群 ,并 考虑 到 分 生 组 织 的 分 化 寿命 和 初生 生长 ,一共 建 立 了 23 种 枝 系 构 型 模型 ， 基 本 上 所 有 的 植物 都 能 被 其 中 的 一 种 或 两 种 所 描述 。 这 些 模 型 已 被 广泛 接受 。 发 现 其 特别 有 利于 理解 单 轴 、 合 轴 分 枝 的 生态 学 意义 ， 但 没有 考虑 到 植株 大 小 的 影响 ， sical 生长 型 的 差别 都 不 能 区 分 (White，1979a) 。 草本 植物 的 枝 系 构 型 在 单子 叶 和 双子 叶 植物 中 有 很 大 不 同 ， 双子 叶 植 物 具有 次 生生 长 ， 类 似 于 乔木 ,这 方面 的 研究 多 局 限于 一 些 农作物 ,如 将 棉花 的 枝 数 、 枝 长 与 发 育 阶段 相 联系 , 建 立 了 棉花 的 生长 发 育 模型 ( 周 纪 纶 ，1993) 。 单子 叶 草 本 植物 中 构件 的 空间 格局 也 有 两 类 ,分 ROG FEA, ESA YF KE, 但 有 些 禾 草 类 同时 具有 这 两 种 特性 。Clegg 《1978) 把 草本 植物 的 地 上 部 分 构 型 分 成 Plalax( 防 御 型 ) 和 Guerilla( 游 击 型 ) 两 大 类 ,前 者 具有 短 的 水 平方 向 的 节 间 ,分 蓝 或 营养 枝 ,形态 上 密集 成 块 ， 属 防御 性 构 型 。 后 者 节 间 较 长 ,形态 上 趋 于 分 离 和 扩张 , 具 侵 略 性 ,当然 有 很 多 中 间 类 型 。 这 两 类 植物 的 生存 对 策 不 同 , 它 们 对 资源 有 不 同 的 利用 方式 。 两 类 植物 如 居 同 一 生境 中 ,分 别 占据 不 同 空间 ,但 能 仍 相互 影响 (CSchmid ， 1985). Z.1..3RZMWHRKAMASHRAETH 走 蕉 植物 的 枝 系 构 型 研究 最 为 充分 ， 这 与 Harper(1974) 一 开始 的 强调 不 无 关系 。 这 二 类 植物 的 芽 分 布 于 地 下 或 地 表 , 属 隐 芽 植物 。 因为 芽 向 地 下 方向 的 伸 长 很 微弱 ,在 空间 中 的 伸展 接近 于 二 维 , 有 的 分 布 很 有 规律 。 在 一 个 永久 性 的 均匀 的 沙丘 样 方 中 , 由 于 沙丘 苦 草 (Carez arenaria ) 很 关公 的 直线 延伸 和 无 性 分 蓝 株 的 不 断 死亡 补充 ,最 终 会 占据 和 布 满 整 个 样 方 孙 书 存 等 :植物 种 群 的 构件 理论 与 实践 > 179 (Noble et al. , 1979). EX BEIM ( Medeola virginiana MRERBUE? 2HRHMRS ZAK 走向 呈 45" 角 ,新 币 枝 和 新 块 蕉 又 成 4$" 角 ,离心 式 的 向 外 扩张 ,如 果 各 个 方向 上 都 是 适宜 的 ， 则 构成 一 个 完整 的 八卦 形 图 形 ,并 以 8 年 为 一 周期 向 外 扩展 一 圈 (Bell，1974) ,这 种 现象 已 被 数学 模型 和 计算 机 所 模拟 (Bell et wy .，1979) ,结果 提示 ,植物 在 空间 上 同样 具有 移动 功能 ,， 移 动 方向 与 资源 丰 度 有 关 ,犹如 动物 一 般 的 砚 食 行为 。 而 且 这 种 行为 同 植物 形态 的 可 塑性 表达 有 关 , 因 为 芽 的 伸 长 和 空间 分 布 又 受到 矿质 元 素 , 光照 和 水 分 等 因子 的 影响 \Slade et al., 1987 a, b, c)。 可 塑性 表达 是 植物 对 环境 变化 的 一 种 暂时 性 适应 , 在 物种 生物 学 和 进化 生物 学 中 占有 重要 地 位 。 植物 的 观 食 行为 实际 上 是 植物 在 空间 各 个 方向 上 的 选择 投资 (Kroom et al. ,1991)。 不 同 的 生长 型 有 不 同 的 投资 策略 (Ray，1992) 目前 植物 的 观 食 行为 已 得 到 充分 证 明 ,而 且 理 论 上 在 乔木 和 其 它 各 种 植物 中 都 广泛 存在 ,只 是 研究 刚刚 起 步 。 由 此 产生 的 适应 形态 学 是 生态 学 研究 中 的 一 个 新 动向 (Bell，1984; White，1979a) 。 需 指 出 的 是 , 芽 体 和 分 昔 株 空间 分 布 的 规律 性 明显 不 同 于 种 群 的 基 元 行为 ,克隆 构件 间 很 少 有 高 频 接触 ,这 是 由 于 克隆 构件 间 的 生理 整合 性 造成 的 。 昌 然 构 件 本 身 具 有 相对 独立 性 ,但 随时 空 有 很 大 变化 (Price et alZ .，1992)。 克 隆 构 件 ,特别 是 幼体 ,生长 发 育 的 物质 能 量 往往 来 源 于 母体 ,构件 间 也 存在 着 广泛 的 资源 共享 ,如 碳水 化 合 物 、 矿 质 元 素 等 ,资源 分 配 上 也 有 着 共同 反应 (Robert，1982; 1983)。 这 样 ， 生 理 上 的 相互 依 顿 和 资源 的 重新 分 配 可 以 克服 因 资 源 的 小 规模 差异 而 引起 不 均匀 ,减少 了 不 必要 的 竟 争 和 资源 浪费 ,也 可 避免 它 种 的 侵 人 (Hartnett，1983a,b)。 但 在 差异 很 大 时 ,又 能 及 时 作出 反应 ,生长 出 新 的 分 蓝 ， 以 利用 资源 。 3.2 叶 群 体 与 根系 植物 是 通过 构件 的 增长 来 占领 有 限 的 资源 空间 ,通过 分 枝 , 长 叶 的 时 空 变 化 来 适应 环境 的 时 空 变 化 。 基 元 是 具 特 定年 龄 和 生理 功能 的 各 种 构件 的 组 合 , 每 一 个 构件 都 有 其 发 生 、 发 展 、 衰亡 的 生活 史 ,构件 结构 的 动态 与 资源 的 空间 利用 密切 相关 。 叶 为 光合 器 官 , 叶 群体 的 结构 和 动态 影响 着 植物 的 能 量 固定 , 叶 的 发 生 需 借助 于 其 它 部 位 的 物质 和 能 量 ,成 熟 时 输出 碳水 化 合 物 和 其 它 有 机 物 ,衰亡 时 释放 矿质 营养 和 部 分 能 量 。 绝 大 多 数 物 种 叶 的 数目 不 是 固定 的 。 对 叶片 数目 的 确定 主要 有 : 枝条 的 抽样 估 测 ,用 化 学 药剂 处 : 理 , 落 叶 后 计数 ,还 可 根据 叶 数 或 叶 面 积 同 树 高 ,胸径 的 生长 相关 性 来 推算 (Harper et al. , 1974)。 章 本 植物 主要 研究 了 叶 面 积 系数 同 光 合 效率 的 关系 。 不 同年 龄 的 叶片 具有 不 同 的 生 理 功 能 , 因此 叶 群 体 的 年 龄 结构 影响 植株 的 生产 力 。Kikuzawa(1982) 研 究 了 落叶 冰 叶 林 的 41 种 树木 ,发 现 现 叶 方式 同 芽 鳞 数目 有 关 , 可 分 为 爆发 型 ， 持 续 型 和 中 间 型 , 现 叶 期 同 芽 鳞 数 呈 RAK , 枝 基 部 的 叶 寿 命 较 其 它 部 位 短 。 叶 群体 的 死亡 也 历经 一 段 时 间 ,存活 曲线 也 是 一 个 重 要 参数 (Naylor，1972 ) , 现 已 发 现 的 所 有 叶 群 体 存活 曲线 都 旺 decvy 工 型 (White，1979a) 。 枝 的 生长 取决 于 芽 的 分 化 和 生长 方向 及 叶 合 成 有 机 物 的 多 少 , 且 枝 条 的 长 短 同 叶 数 密切 相关 (Kikachiro，1975) ,因此 , 枝 系 的 研究 都 是 和 芽 种 群 或 叶 群 体 的 研究 联结 在 一 起 的 。 叶 在 树冠 中 的 分 布 格局 影响 植物 对 光 的 复合 利用 , 林 中 光斑 的 分 布 会 引起 树冠 内 部 及 枝 系 构 型 的 变化 。 就 某 一 枝条 来 说 , 叶 在 枝 上 的 排列 方式 称 为 叶 序 , 叶 序 的 形成 在 本 质 上 是 个 形 态 发 生 学 过 程 ,但 肯定 受到 生态 因子 的 调控 。 目 前 叶 序 的 研究 日 益 受 到 重视 ,描述 叶 序 的 数学 模型 已 有 很 多 (Jean，1990) ,但 它 的 形态 发 生 过 程 和 生态 学 意义 尚 不 甚 明 了 。 RA ,特别 是 细 根 ,虽然 只 占 总 生物 量 的 5% ,但 周转 快 ,维持 其 动态 需 消 耗 S0(70% HD EPE 人 人 级 生产 力 , 在 养分 循环 和 能 量 流动 中 居 重 要 地 位 。 很 多 年 来 , 根系 研究 一 直 是 个 难题 。 由 于 取样 方法 的 破坏 性 ,严重 限制 了 根系 研究 进展 。 现 已 作 了 很 多 努力 ,如 应 用 染料 结合 解剖 观察 可 以 了 解 根 的 大 致 生长 动态 ,但 不 能 反映 根 的 实际 生长 过 程 。 最 为 成 功 的 是 应 用 微 根 管 法 - (minirhizotrons) , 可 用 于 直接 观察 根系 生长 动态 ,也 易于 研究 根系 生产 力 及 其 分 布 \Chen et al., 1990), 根系 作为 群体 的 研究 才刚 刚 开 始 。 构件 动态 的 研究 必须 和 基 元 层次 相 结合 。Harper(1974) 在 研究 浮 萍 数量 动态 时 发 现 , 初 始 阶段 ,单个 个 体 生物 量 和 个 体 数 都 呈 指 数 增长 ,处 于 无 界 增 长 状态 。 随 着 萍 块 集合 ,出 现 光 和 空间 的 竞争 ,生物 量 的 增长 率 呈 递减 趋势 ,最 后 ,种群 增长 和 环境 之 间 达 到 相对 平衡 ,进入 稳 定 状态 ,这 时 基 元 水 平 上 数目 变化 很 小 , 种群 动 态 只 能 从 构件 水 平 上 得 到 反映 。 在 弃 耕 地 Solidago canadensis 的 基 元 3 年 即 达 到 稳定 ,而 克隆 构件 至 少 需要 8 年 ,稳定 状态 时 , 基 元 数目 往往 很 少 ,也 难 有 变化 , 但 构件 数目 处 在 不 断 变化 之 中 (Harnette，1985a,b,c)。 构件 种 群 的 增长 同样 受到 密度 制约 和 非 密度 制约 作用 。 叶 群体 在 不 同 基 元 、\ 构 件 密度 条 件 下 ,统计 动态 不 同 (Hartnette，1985a)。 克 隆 构 件 本 身 具 有 密度 依赖 性 ,但 随 斑 块 大 小 和 生 境 差 异 很 大 (Piteka et wl . ，1985)。 构 件 的 独立 性 是 相对 的 ,生理 整合 使 构件 种 群 密度 调节 不 FRICKE: 如 克隆 构件 的 增长 不 符合 最 后 产 出 恒定 法 则 (Harnette，198S$a) ,=37Z2 A ht 定律 也 不 适合 构件 这 一 水 平 (Kays et al., 1974), HEN, KEREAZBWHA REA AHF 度 (Hutchings，1979 ) 。 3.3 统计 生长 分 析 统计 生长 分 析 (demography growth analysis) 是 构件 理论 在 生长 分 析 中 的 具体 应 用 , 植物 的 生长 被 认为 是 构件 的 动态 得 失 过 程 ,甚至 有 人 主张 群落 的 动态 可 以 构件 水 平 上 分 析 (Harp: er，1980)。 传 统 的 生长 分 析 都 是 从 生物 量 角度 研究 植物 从 种 子 到 幼苗 、 成 株 的 生长 、 发 育 规 律 (Hunt，1978)。 但 由 于 取样 具有 破坏 性 ,很 难 真 正 测 定 生长 速率 ,对 同一 个 体 更 不 可 能 , 因 而 很 少 被 用 于 野外 ,而且 生长 速率 并 不 是 反映 植物 对 外 界 环境 的 反应 的 敏感 参数 ,同一 生长 速 率 并 不 意味 着 植物 对 环境 有 相同 的 反应 。 构 件 种 群 统计 方法 一 定 程度 上 避免 了 这 些 缺 陷 。 植 物 的 大 小 千差万别 ,而 构件 的 差别 很 小 ,原因 在 于 构件 数目 的 不 同 ,通过 对 构件 的 种 群 统计 , 调 查 其 出 生 率 、 死 亡 率 、 周 转 率 等 就 能 反映 植株 本 身 的 生长 动态 。 统计 生长 分 析 的 开创 性 工作 由 Bazzaz 和 Harper(1979) 完 成 ,并 得 到 广泛 接受 。 主 要 研究 叶 群 体 与 植株 生长 的 关系 , 叶 群 体 统计 可 以 反映 植物 与 环境 之 间 的 相互 作用 , 叶 群 体 的 增长 受 到 光照 、 繁 殖 压力 及 土壤 矿质 元 素 的 限制 ,高 密度 减少 叶 群 体 的 平均 寿命 , 叶 寿 命 还 受到 季节 变化 的 影响 。 施 肥 能 提高 出 生 率 、 死 亡 率 , 加 速 周 转 (Hunt et al., 1980), (AM RAR HA 其 局 限 性 ,特别 是 对 那些 叶 数 较 为 固定 的 物种 ,要 从 根本 上 解决 这 一 问题 ,就 必须 对 植物 的 所 有 构件 作 种 群 统计 。 这 方面 有 待 继续 探索 。 传统 生长 分 析 同 统计 生长 分 析 之 间 有 过 很 多 争论 , 考虑 到 后 者 毕竟 没有 测定 整个 植株 ， 也 有 其 局 限 性 ,而且 构件 数目 对 植物 生长 只 能 是 一 个 间接 指标 ,构件 本 身 也 有 一 个 生长 过 程 。 因此 两 者 应 该 相互 补充 (McGraw et al., 1990), 4 种 群 构 件 理 论 研究 展望 总 体 大 于 部 分 之 和 ,生物 学 中 每 一 层次 都 有 其 独特 的 运动 规律 ,研究 内 容 和 方法 不 可 相互 替代 。 构 件 理论 开辟 了 传统 种 群生 态 学 与 生理 生态 学 间 的 一 个 新 的 研究 领域 。 构件 理论 考虑 到 个 体 间 的 差异 ,避免 了 把 所 有 植物 体 都 当 作 大 小 相同 的 泥 丸 看 待 ,通过 对 孙 书 存 等 :植物 种 群 的 构件 理论 与 实践 ES 构件 结构 动态 的 研究 ,更 能 准确 反映 种 群 的 动态 过 程 ,特别 是 对 一 些 基 元 数目 不 易 改 变 的 殉 隆 植 物 。 植 物 在 生长 过 程 中 ,通过 调节 构件 数目 以 适应 外 界 环 境 的 变化 ,将 构件 动态 同 环境 变 化 相 结合 ,一 方面 ,更 有 助 于 理解 种 群 的 生活 史 生 态 对 策 ; 另 一 方面 ,构件 动态 更 能 反映 植物 的 表 型 可 塑性 ,将 它 与 物种 的 适应 与 进化 结合 起 来 研究 ,可 以 为 进化 生物 学 提供 依据 。 构 件 层 次 的 研究 也 克服 了 生理 生态 学 在 统计 上 的 局 限 。 如 枝条 被 作为 研究 空气 污染 、 全 球 变化 的 单位 (Sprugel et al. , 1991). 构件 理论 在 20 年 里 的 发 展 ,一 改过 去 停滞 不 前 的 局 面 ,使 种 群生 态 学 研究 再 次 成 为 热点 ， 但 它 本 身 也 存在 着 许多 不 尽 人 意 的 地 方 :理论 基础 尚 不 完善 ,构件 本 身 到 底 有 多 大 的 独立 性 ? 在 时 空 上 是 怎样 变化 的 ? 构件 种 群 调节 遵循 什么 样 的 规律 ? 方法 上 仍 沿 效 于 传统 生态 学 , 尽 管 有 所 改进 ,但 缺乏 创新 。 构件 理论 在 各 个 方向 上 的 研究 深度 也 不 同 ,很 多 领域 有 待 深 掘 。 乔 木 的 枝 系 构 型 和 构件 动态 同 驶 食 行为 的 关系 ,草本 植物 中 的 鳞 蔡 、 球 蕉 种 类 研究 不 够 。 最 为 紧迫 的 是 根系 的 构 型 和 生长 动态 ,刚刚 起 步 。 构件 理论 在 宏观 上 必须 同 传 统 种 群生 态 学 相 结合 , 才能 阐述 构件 动态 在 进化 上 的 意义 。 生态 学 的 研究 单元 是 生态 系统 ,构件 种 群 研究 要 注意 构件 间 的 相互 作用 ,构件 与 环境 间 的 相互 作用 。 微 观 上 要 注意 同 生理 生态 结合 ,研究 构件 的 完整 性 、 独立 性 、 构 件 间 的 偶合 等 ,从 而 避免 盲目 性 ,同时 还 为 发 育 生物 学 ,如 叶 序 、 分校 格局 (branching pattern) 的 研究 提供 依据 。 构 件 理 论 在 我 国 也 日 益 得 到 重视 , 老 一 辈 生 态 学 家 ,如 阳 含 四 (1994) Fel 20 4 (1993) , 钟 章 成 (1992 ) ， 祝 宁 (1994) 等 对 它 的 传播 和 发 展 起 了 重要 作用 。 但 从 总 体 上 看 , 仍 比 较 落 后 ,该 领域 的 研究 必 须 加 强 。 参考 文 南 FSR, 1994. 植物 个 体 的 新 认识 . 祝 宁 主 编 , 植物 种 群生 态 学 研究 现状 与 进展 ， 哈 尔 滨 :黑龙 江 科学 技术 出 版 社 ,1-7 周 纪 纶 ,1993. 植物 种 群生 态 学 . 北京 : 高 等 教育 出 版 社 祝 宁 , 主编 . 1994. 植物 种 群生 态 学 研究 现状 与 进展 . 哈尔滨 :黑龙 江 科 学 技术 出 版 社 钟 章 成 ，1992. 我 国 植物 种 群生 态 学 研究 的 成 就 与 展望 . 生态 学 杂志 . 11(1): 4(8 Adams, M. 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Key words: Module theory, Bud population, Leaf population, Demography growth analysis Bets: PRPS eB RAN BH He 5. 289 2 rf aL EH 1 Ms ot eB mw KH AMAL RR (南京 师范 大 学 生物 多 样 性 与 分 子 进化 研究 室 ,南京 ”210097) 摘要 中 国 沿 岸 在 解放 前 和 50 一 60 年 代 曾 有 相当 规模 的 捕 薄 渔业 ,当时 主要 使 用 的 渔具 有 轻薄 钩 、 钓 具 类 和 刺 网 类 。 从 60 年 代 中 期 开始 直接 捕 落 的 规模 减 小 。 近 年 来 随 着 机 拖网 、 转 网 和 张 网 等 的 大 规模 发 展 , 兼 捕 的 鲨鱼 量 有 所 上 升 。1994 年 在 东海 和 南海 水 域 的 年 捕 鲨 量 约 为 33481 一 34356 t。 共 记录 了 38 种 薄 , 隶 属 8 目 15 科 26 属 ,其 中 以 路 氏 双 里 鲨 (Szppyrma lewini).% KH B( Scoliodon laticaudus ). # XK #44 F (Chiloscyllium plagiosum ), 4 A (Hemitraikes japonica ) fe ty 42 & (Carcharhinus sorrc 户 ) 为 主 。 现 在 直接 捕 沙 的 渔具 主要 是 浑 鱼 洛 绳 钓 。 抱 网 则 是 兼 捕 鲨 的 主要 渔具 。 中 国 洛 岸 渔 业 中 部 分 薄 ( 尤 其 是 大 型 种 类 ) 的 种 群 数量 已 经 有 所 减少 ,并 且 继 续 对 前 面 5 种 鲨 ,特别 是 路 氏 双 靶 尖 和 类 头 斜 齿 演 有 一 定 的 捕捞 压 力 。 本 文 还 就 萱 的 保护 进行 了 讨论 。 关键 词 £ 捕捞 调查 保护 对 效 的 过 度 捕 捞 特 别 是 对 幼 获 和 雌 获 的 捕杀 ,已 构成 了 对 一 些 获 类 的 威胁 (Castro， 1983) HMELMBERE tl MAM BHA BE BA BARWHNRAZLERRDSHR 数量 减少 或 濒危 的 重要 原因 。1994 年 11 月 在 美国 佛罗里达 州 召 开 的 濒危 野生 动 植物 种 国际 贸易 公约 (CITES) 第 九 次 会 议 上 ,通过 了 一 个 关于 BASH ERD HRMS REV SH 群 、 捕 鳌 渔 业 和 瘤 鱼 贸易 进行 监测 。 在 中 国 海域 已 知 有 110 种 以 上 的 芍 类 (成 庆 泰 和 郑 葆 珊 ,1987)。 但 国内 对 获 的 研究 主要 在 形态 、 解 前 、 区 系 分 类 等 方面 ( 朱 元 易 和 和 孟 庆 闻 ,1979; 朱 元 易 和 王 幼 槐 ,1970; 朱 元 易 等 ， 1984; 和 孟 庆 闻 等 ,1985) ;另外 对 获 的 药 用 价值 也 有 一 些 研 究 ( 王 唯 伟 ,1984; 许 为 群 等 ,1985) 。 迄今 未 见 有 关 捕 鳌 及 其 对 鲨鱼 种 群 影响 的 报道 。 本 文 报道 关于 中 国 沿 岸 渔 业 捕 获 的 调查 结果 。 1 调查 地 点 和 方法 调查 在 1995 年 4 一 9 月 进行 ,其 中 4 月 4 日 一 5 月 8 日 在 福建 省 ,5 月 21 日 一 6 月 28 日 在 广东 省 海南 省 和 广西 壮族 自治 区 ,7 月 10 一 28 日 在 山东 省 ,9 月 S$ 一 28 日 在 浙江 省 。 共 调查 了 14 个 渔港 , 即 山东 的 石 岛 港 ,浙江 的 沈 家 门 港 和 椒江 港 BENE HWE SRM 出港 ,广东 的 闸 坡 港 和 企 水 港 ,广西 的 北海 港 和 防城港 ,海南 的 漂 门 港 (图 1)。 在 每 个 渔港 的 调查 主要 包括 在 鱼 市 上 了 解 滥 的 销售 情况 (如 种 类 、 销 售 价格 等 ) 和 在 渔港 观察 渔船 返航 后 的 印 鱼 过 程 ,统计 渔船 渔具 的 类 型 ,记录 捕捞 对 象 和 产量 。 鉴 定 蓝 的 种 类 、 计 * 东亚 野生 物 贸 易 调 查 委 员 会 (TRAFFIC East Asia) 委 托 项 目 调查 期 间 得 到 许多 渔民 的 合作 和 支持 ;广东 海南. 广西 、 福 建 、 浙 江 和 山东 等 省 的 市 (县 ) 水 产 局 , 渔 政 站 也 给 我 们 以 热情 接 待 和 大 力 帮 助 ; 福 建 和 广东 的 省 水 产 厅 还 慷慨 提供 了 两 省 的 部 分 渔业 资料 , 递 此 一 并 致谢 2s £80 «* 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 数 被 捕捞 的 个 体 数 量 和 重量 ,对 未 能 在 野外 鉴定 的 标本 取 至 少 1~2 条 编号 、 进 行 外 形 测量 并 照相 ,然后 带 回 实验 室 作 进一步 的 鉴定 。 与 船长 和 渔民 进行 广泛 的 接触 ,了 解 捕获 的 现状 和 历 史 并 进行 问卷 调查 填写 获 鱼 调查 表 ,根据 调查 表 分 析 捕 鳌 的 渔具 种 类 \ 作 业 的 区 域 、. 鳌 鱼 的 产 量 和 占 总 渔 捞 产量 的 百分比 及 其 历史 变化 捕获 的 获 鱼 种 类 及 其 历史 变化 等 。 还 在 福建 和 广 东 两 省 的 水 产 厅 对 其 所 辖区 域内 的 海洋 渔业 及 其 对 获 的 捕捞 情况 进行 概括 性 了 解 ,同时 尽量 从 基层 水 产 管理 部 门 如 县 水 产 局 \ 渔 政 站 和 渔村 委员 会 等 了 解 有 关 的 资料 ,并 访问 了 各 地 的 革 类 加 工厂 制药 厂 和 水 产品 商店 等 。 调查 期 间 访 问 了 26 个 渔村 或 海洋 捕捞 公司 ,13 个 县 (市 ) 水 产 局 或 渔 政 站 ,2 个 省 的 水 产 厅 ,4 个 与 鳌 鱼 加 工 利用 直接 有 关 的 加 工厂 、 制 药 厂 以 及 各 个 港口 附近 的 农贸 市 场 或 海味 商 店 。 填 写 了 132 份 问卷 调查 表 ,拍摄 照片 184 kK, Mit RM fa 95 次 787 条 ， 测量 了 29 条 获 ,29 条 获 的 干 制 标本 和 7 条 效 的 冰冻 标本 被 带 回 实验 室 。 HOE 20°E 图 1 所 调查 渔港 的 位 置 1. 石 岛 港 ,2. 沈 家 门 港 ,3. 椒江 港 ,4. 沙 埋 港 ,5. 三 沙 港 6. AAT. 东山 港 ,8. 闲 坡 港 ,9. 企 水 港 .10 北海 港 ,11. 防 城 港 ， 12.8% ,13. 3K 1H 14 RH 《由 于 时 间 限 制 , 并 没有 到 坎 门 港 调查 ， 有 关 该 港口 的 资料 来 自在 椒江 港 的 调查 ) 2 结果 2.1 中 国 沿岸 渔业 捕获 的 历史 我 们 调查 的 所 有 港口 和 渔村 在 解 放 前 均 有 专门 的 捕获 渔业 ,但 由 于 渔船 多 为 风帆 船 , 规 格 人 = ’ ak. be -79 ° A 较 小 , 抗 风浪 的 能 力 较 弱 ,使 作业 区 仅 ) 司 限 在 水 深 小 于 40 一 100 m 离 岸 12 一 30 海里 (1 海里 = IES : PS He Ae He Yh Be EM es AP EA - AG. * 1852m) WARE AG ek, NER ER RHR: OSH (— HR MKMUA), MRE SHE RE , 3 FE HE ( Cetorhinus maximus ) Fil % ( Rhiniodon typus ) 等 大 型 种 AHS. EREVEBHARZ. OWKRA KRUMNHEBALAW HERA BH 纲 、 门 、. 鲜 纲 等 都 是 捕 中 小 型 藩 的 。 钓 具 类 长 约 1000 一 2000 m, kB S~20m KR. Oil 网 类 Fp Sf FR (VIER Sw) 深水 帘 ( 沙 埋 ) 获 鱼刺 网 (山东 海 阳 ) 是 专门 捕获 的 ,而 三 指 帘 、 四 指 帘 \ 八 指 帘 (三 沙 、 企 水 )、 三 重 绫 \ 大 目 绫 等 (三 沙 . 东山 ` 漳 浦 、 阳 江 、 企 水 \ 漂 门 等 ) HB 鱼 ( Stromateides spp. )、 金 线 鱼 ( Nemipterus virgatus ) .## f4(Trichiurus spp. ), Sf ( Pagroso- mus spp., Priacanthus spp. )、 鳗 等 的 同时 也 兼 捕 一 定数 量 的 效 。 刺 网 的 长 度 和 高 度 分 别 为 2000 一 6000 m 和 10 一 20 m, 其 放置 位 置 的 水 深 一 般 浅 于 40 mo 50~60 FR ,捕获 在 沿岸 的 许多 地 区 仍 被 视 为 一 项 传统 的 作业 方式 ,在 渔业 中 曾 占 有 重 要 的 地 位 并 得 到 过 一 定 程度 的 发 展 。 如 福建 省 1960 年 以 前 的 产量 旦 上 升 趋势 ,1956 一 1965 年 的 年 产量 平均 在 3000 t 以 上 ,1960 年 达 4430 t, 为 历年 之 最 。1965 年 以 后 就 逐渐 减少 ,至 1973 年 时 仅 约 1000 t (A 2). 1973 FUN BMRB DARD ICR, KPBS Bw 的 原因 ,根据 与 渔民 的 交谈 和 问卷 调查 可 归结 为 以 下 几 个 方面 :中 机 拖网 和 围 网 的 迅速 发 展 ， 使 海洋 捕捞 作业 走向 单一 化 ,劳力 发 生 转 移 。 四 直接 捕 效 尤其 是 钓 效 有 很 高 的 技术 要 求 , 且 劳 动 强度 大 、 经 济 效益 低 、 安 全 性 差 、 饵 料 贵 ,所 以 逐渐 为 其 它 更 简单 、 安 全 的 渔业 方式 淘汰 。 包 当时 大 黄鱼 (Psexdosciaena crocea )、 小 黄鱼 (也 . polyactis). ty fA A ht ASH RUE, HS 更 有 利 可 图 。 旬 随 渔 船 马 力 和 吨位 的 增加 ,渔场 向 外 海 推移 ,作业 区 可 达 100 m 等 深 线 以 外 ， 近 岸 的 捕获 渔 业 被 忽视 。 HNN? OOOR 01005 0006 000! 0 EVOL SWOT IVOL OTOL CdOF ddOT 2dCT baer EOP! Caer Laer Oaer eEzer Beer Teel 图 2 1956 ~1973 2F #8 Ao fy BE fh PAE (A HE A RE EK Pa GE A BE) 根据 福建 的 资料 ,该 省 在 50 年 代 中 期 到 60 年 代 中 期 的 捕获 量 约 占 全 国 的 1/3 ,那么 ,可 估计 当时 全 国 的 捕获 量 约 为 10500 t。 70~80 年 代 以 后 到 现在 ,只 有 少数 地 区 如 浙江 省 玉环 县 的 坎 门 镇 和 广东 省 阳江 市 的 一 些 渔港 保留 着 捕获 作业 ,规模 普遍 较 小 。 主 要 使 用 的 渔具 是 获 鱼 延 绳 钓 。 东 平 港 、 闸 坡 港 和 沙 扒 港 总 共 约 有 110 条 70 一 220 kw.30~80 t 的 钓 船 在 闽南 、 浙 南 及 台湾 海峡 一 带 的 外 海 作 业 ,年 捕获 量 约 11000 t, 可 占 该 市 渔业 总 产量 的 3.06% 和 全 省 渔业 总 产量 的 0.80% 。 坎 门 镇 仅 有 10 RAMS ,其 马力 和 吨位 均 比 阳江 的 低 ,年 产量 仅 约 500 t。 根 据 我 们 的 调查 ,在 中 国 沿 怕 的 其 它 港 口 没 有 专门 的 捕获 渔 业 ,因此 可 以 认为 ,中 国 沿 岸 的 直接 捕获 量 总 共 约 11500 t。 2.2 中 国 活 岸 渔 业 捕 鲨 量 据 在 福 易 、 三 沙 \ 漳 浦和 东山 等 4 县 的 调查 ,现在 每 年 捕获 的 鲨鱼 占 总 产量 的 比例 最 高 为 0.69% ,最 低 的 为 0.02% ,平均 为 0.46% ,以 此 乘 以 各 省 的 海洋 捕捞 总 产量 可 粗略 地 计算 出 4 * 188 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 1994 年 福建 广东 浙江、 广西 和 海南 的 滥 鱼 兼 捕 量 分 别 为 6640 t, 6302 t 6716 t 1242 t 和 1081 t, 加 上 在 广东 阳江 和 浙江 坎 门 的 直接 捕 黎 量 , 合 计 在 东海 和 南海 ( 含 台湾 海峡 和 北部 湾 ) 1994 年 共 捕 蓝 33481 to 为 了 验证 上 述 结果 的 可 靠 性 ,这 里 再 使 用 另 一 种 计算 方法 。 根据 渔民 和 水 产 部 门 的 介绍 并 结合 实地 调查 ,发 现 不 同 渔具 对 获 的 兼 捕 能 力 不 同 ( 表 1) 0 在 前 述 的 五 大 类 渔具 中 , 兼 捕 率 最 高 的 是 钓具 类 ,平均 可 达 9.90% ,其 次 是 刺 网 类 ,平均 为 0.12% ,最 低 是 拖网 , 围 网 和 张 网 类 ,平均 仅 0.06% 。 表 1 不 同 渔具 对 光 的 捕获 率 渔港 拖网 , 张 网 , 围 网 类 (% ) 刺 网 类 (% ) 钓具 类 (%) 三 0.05 0.10 ar 企 水 0.06 0.14 8.4 阳江 - - 12.6 mr 0.06 - 8.6 平均 0.06 0.12 9.9 表 2 部 分 省 沿岸 渔业 的 渔具 组 成 情况 省 /区 拖网 类 (%) 刺 网 类 (%) 钓具 类 (%) CRM SKM AERA) (% ) 围 网 类 (% ) 浙江 省 45.8 25.2 3.6 21.9 3.3 福建 省 45.5 18 4.0 21.5 11 nRAEE me a a ( 定 置 网 和 围 网 类 合计 ) 根据 表 2, 可 以 计算 出 各 省 的 鲨鱼 兼 捕 率 ( 取 各 种 渔具 获 鱼 兼 捕 率 的 加 权 平 均值 而 得 ) : 浙江 省 的 获 鱼 兼 捕 率 = 71% x0.06% + 25.2% X0.12% +3.6% X9.9% = 0.43%. 同 理 可 推 ,福建 省 的 蓝 鱼 兼 捕 率 为 0.46% ,广东 海南 和 广西 的 为 0.53% 。 以 这 些 值 可 计算 出 浙江 、 福 建 广 东 \ 广 西 和 海南 的 捕获 量 分 别 是 6278 t\6640 t\7261 t、 1431 t 1246 t, 加 上 直接 捕获 量 ,总计 34356 t, 略 高 于 前 一 种 计算 结果 ,两 者 均 明 显 地 高 于 ‘ eS eee eee — 60~70 FCN @ iH, KAMA AKT WU 1994 HERA ERE BAH 33481~34356 t。 由 于 缺乏 沿岸 各 省 捕获 量 的 更 系统 的 资料 ,这 个 结果 显然 不 是 绝对 的 ,只 是 一 个 大 致 的 估计 。 但 两 种 方法 得 出 相似 的 结果 说 明 这 个 结果 是 比较 可 信 的 。 显然 ,由 于 拖网 \ 刺 网 和 围 网 等 的 大 规模 发 展 , 兼 捕 的 获 鱼 量 的 增多 ,总 的 捕获 量 在 这 个 时 期 不 仅 没有 减少 反而 增加 了 。 由 于 渔船 的 马力 和 吨位 及 渔船 渔具 的 规格 和 数量 仍 在 不 断 发 展 , 可 以 预料 ,在 一 定时 期 内 我 国 获 的 产量 还 会 有 所 增加 。 尽管 如 此 , 黎 鱼 捕捞 在 中 国 沿岸 的 渔业 中 并 不 占有 重要 的 地 位 。 如 前 所 述 Sa 捕 率 仅 在 0.43 一 0.53% 之 间 , 远 低 于 主要 经 济 鱼 类 的 产量 。 根 据 对 59 MRS BMS 调查 , 单 船 年 产量 0.1 一 3 t, 占 总 捕捞 产量 的 比例 最 高 的 为 2.5% ,最 低 的 为 0.02% , FIM 0.26% +0.12 (n=59)。 2.3 PRG HBr EK 调查 中 在 渔港 和 鱼 市 上 共 见 到 28 He, HE wy Fe — Be 7k a EA YEO Oe ae OK 标本 ,还 有 另外 的 10 种 落 有 捕捞 记录 ,共计 38 种 ( 表 3)。 依 Compagno (1984) 所 用 的 分 类 系 统 Hw RRS 目 15 科 26 属 。 其 中 六 鳃 鲨 目 1 科 1 属 1 Ht, RRA 12H, RAE 4 6S : PY Fe a ee YB ll Be Mt ep BF BY BY * 169 BSR6OH MEA2R2B84F BEA4H 13821, ABAILR1IBR2H, REAM 鲨 目 各 1 科 1 属 1 种 。 根据 每 种 获 的 发 现 次 数 ,个 体 数 和 重量 TUUVAR RMB RELA BRAN AH AE Pristiophorus japonica + :根据 水 产 局 提供 的 资料 或 问卷 调查 ,FJ :福建 ,GD: 广 东 ,GX: 广 西 ,H: 海 南 ,S: 山 东 ,Z: 浙 江 2.4 不 同 渔具 对 得 的 捕捞 日 本 翅 获 和 沙拉 真 获 是 主要 的 捕获 对 象 。 表 3 中 国 沿 岸 渔业 兼 捕 的 瘤 种 类 发 现 个 体 重量 频次 ”总数 kg FJ yak "G6 Notorynchus platycephalus SCHR Heterodontus zebra 2 3 1.65 RARE H. japonicus SABE ZB Chiloscyllium plagiosum 12 79 60.15 5 IRBEVT BC. griseum 1 3 1.20 RSET B C. punctatum 1 1 0.44 SIR Stegostoma fasciatum 3 5 120 Pw Alopias pelagicus 1 1 85 MBKEBS A. vulpinus AKG Isurus oxyrinchus 2 2, 1 ie 1 ti \% Carcharodon carcharias tee Cetorhinus maximus {i % =Rhiniodon typus 1 1 1500 Ww ER Galeus sauteri 1 7 105 7 PAY REZ Cephaloscyllium isabellum #§ 46% Halaelurus burgeri it 11 Doe 11 HEX Atelomycters marmoratus 1 30 20 Sk Triakis scyllium REE Mustelus griseus 2 2 2-1 Zz Ade e M. manazo AH AMM Hemitriakis japonica 4 46 100 46 = Triaenodon obesus il 1 0.60 REEVE Scoliodon laticaudus 19 292, 220-2." ‘64 wit Carcharhinus sorrah AO? «127s CURA 8 REA C. dussumieri 4 7 6.95 6 SMA C. melanopterus 4 4 4.40 1 fl) & HC. amblyrhychoides 2 7 125 7 fa OA C. plumbeus 1 1 11 ‘9 FEEL C. branchyurus 1 1 55 1 AH C. macloti 1 5 10.0 JE MH Galeocerdo cuvier 2 2 55 2 KB Prionace glauca 1 1 35 1 BRR LH Sphyrna lewini 15 234 449.5 FE 34 LG BS. mokarran 1 1 1255 A Bt fA %# Squalus acanthias KW fi S. mitsukurii FED Ii % ~Squatina nebulosa 1 1 0.75 GD Se RS RB we + 各 省 的 个 体 数 GX H S Z 4 3 过 十 3 1 4 十 + 1 a + af 1 + 十 十 十 200 1 + 8 18 = 1 2 十 5 32 + 37 i + ae AKBASHEZAKAORNRD, EMEA, AMER RE fH : 18 : 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 ‘ . 延 绳 钓 。 广 东阳 江 和 浙江 坎 门 共有 约 120 艘 船 使 用 此 种 渔具 ,每 年 的 5 一 9 月 作业 ,产量 约 11500 t, 约 占 全 国 捕 滥 总 量 的 1/3。 其 它 如 获 鱼 帘 、 昂 获 钩 等 仅 偶 有 使 用 ,产量 也 极 低 。 拖 网 则 可 能 是 兼 捕 滥 的 主要 渔具 类 型 ,因为 本 次 调查 发 现 的 28 Ae PR RE ee BS eh ARG MANIC. ASIA MA RH BHR 4, 表 4 FRM. AM KM HARRACBRARH SS 捕捞 的 渔具 类 型 et Hil 围 网 张 网 钓具 其 它 He DUBE + + + ms 3.1 GLEAN CHR HYG Fal Yer Fa? BU ZE BH et 24) 33481 ~ 34356 t, ERIK A ASE, th 50~70 AP ANS) A i a WBE Tay, I RL Ay 0 YH HEAR EW RT, 相反 有 进一步 上 升 的 趋势 。 同 时 ,尽管 有 捕捞 记录 的 藩 可 达 38 种 ,但 占 主 要 比例 的 则 只 有 5 种 。 渔业 活动 对 这 些 种 的 影响 是 值得 特别 注意 和 需要 进一步 研究 的 问题 。 Anderson 于 1980 年 估计 在 联合 国 娄 农 组 织 划分 的 第 21 和 31 渔 区 (分 别 为 北 天 西洋 和 让 大 西洋 西部 ) 的 最 大 持续 捕捞 量 (MSY) 为 25000 t 其 中 在 美国 大 西洋 沿岸 水 域 的 为 16250 t (Manire 和 Gruber, 1990) 。 尽管 我 们 还 不 知道 中 国 水 域 获 的 MSY ,但 从 中 国 的 海岸 线 与 美国 东海 岸 的 长 度 大 致 相似 估计 它 不 会 和 16250 t 的 水 平 相差 太 远 。 那 么 ,中 国 水域 33481 二 34356 t 的 获 鱼 捕捞 量 很 可 能 已 经 超过 了 该 水 域 娑 类 资源 的 MSY。 我 们 专门 向 渔民 调查 了 捕获 种 类 的 历史 变化 。 尽管 由 于 缺乏 溜 的 分 类 学 知识 , 绝 大 部 分 。 渔民 的 确 不 知道 被 捕捞 的 效 在 种 类 组 成 上 是 否 有 或 有 什么 样 的 变化 ,但 所 有 的 渔民 对 < 这 王 生 你 ( 船 ) 的 捕 诸 量 是 在 增加 还 是 减少 "的 回答 都 是 “减少 "或 “显著 减少 ", 揭 示 了 单位 猜 扒 洱 获 量 的 减少 和 黎 类 资源 量 的 下 降 。 而 且 渔 民 普遍 认为 以 前 (直到 70 年 代 末 和 80 年 代 初 ) 各 种 渔具 (拖网 、 围 网 刺 网 、 FAA Fh ie $5 ) 4635 HR EHR KE, SEAR RAKE 区 等 。 福 建 水 生 村 的 一 些 渔民 在 50 “EAC FA ee a Ly ee 而 现在 100 ~ 200 kg ARAN T . Wal Be HH Vil eB A Hs BB) AY HK fs 5 1m, AIK F 1 kg, RK 9 月 在 浙江 大 陈 岛 附近 海域 捕 到 一 条 体 长 15 m, 体 重 ARE, RR BA 公信 少 发 现 了 。 这 说 明 中 国 的 沿岸 渔业 中 部 分 获 ( 特 别 是 大 型 族 ) 的 种 群 数量 已 较 过 夫 埋 所 时 Po 与 闪 型 获 数 量 减 少 形成 对 比 的 就 是 幼 莹 占据 较 高 的 比例 。 调 查 中 发 现 的 著 , 90% DLE 四 作价 长 小 于 工 m, 体 重 低 于 1 kg。 从 表 5 可 发 现 :1. 仅 有 一 个 种 达到 它们 的 最 大 信号 2.8 BICS : PB ie ii lh RM ee + 19 ; 有 极 少数 获 在 海洋 生态 系统 中 居于 特殊 重要 的 地 位 ,作为 海洋 食物 链 的 顶级 动物 ,对 海洋 生态 系统 的 稳定 有 不 可 忽视 的 作用 。 获 生 长 缓慢 ,性 成 熟 时 间 迟 ,每 胎 的 产 仔 数 少 ,与 硬 骨 鱼 类 相 比 ,繁殖 潜力 要 低 得 多 ,是 典型 的 K- 对 策 者 (Musick ,1995) ,不 加 控制 的 捕捞 在 20 一 30 年 内 就 可 能 使 其 濒危 (Manire 和 Gruber,1990) 。 根 据 我 们 的 调查 ,中 国 沿岸 的 渔业 已 经 减少 了 一 些 获 ,尤其 是 大 型 获 的 种 群 数量 ,并 对 前 述 的 5 种 芍 ,特别 是 路 氏 双 著 获 和 尖 头 斜 齿 北 有 一 定 的 捕捞 压力 。 由 于 效 类 特殊 的 生活 史 特 点 使 其 不 能 承受 长 期 大 规模 的 捕捞 ,渔业 活动 对 这 些 种 类 的 影响 程度 应 该 引起 我 们 的 注意 。 RS 调查 中 记录 的 鲨鱼 体 长 与 效 鱼 最 大 体 长 及 性 成 熟 体 长 的 比较 种 类 调查 中 记录 的 体 长 (单位 :my) 该 物种 的 最 大 性 成 熟 体 长 (单位 :my) 最 小 最 大 平均 体 长 (单位 :m) 雄性 HE VE RAKE 0.6(n=1) 1.22 0.84 一 AAT B 0.51 0.82 0.64 +0.16 0.95 0.67-0.69 0.95 REN & ~0.50(n=3) >0.74 一 ~ RSE TTB ~0.50(n=30) 1.04 一 ~ HAE ~1.5(n=5) 3.54 1.47—1.83 1.69-1.71 RiBKEB ~2.5(n=1) 3.00 1.92 >2.60 KERB 0.65 1.23 0.94(n=2) 3.94 1.95 2.80 Le 4 6(n=1) 13.7 一 >5.62 EB <0.50(n=2) 0.49 0.36-0.43 0.45 RB <0.50(n=30) 0.70 0.47-0.62 | 0.49-0.57 WREBS 0.39 0.39 0.39(n=2) 0.45 0.36-0.38 0.42-0.45 RBS 0.30 0.87 0.59(n=2) 1.01 0.62-0.71 0.80 HAWS <1.0(n= 46) 1.20 0.85-1.01 0.81-1.02 =H <0.5(n=1) 2.13 1.04-1.05 1.05 RKB 0.39 0.61 0.52+0.09(n=15) 0.74 0.24-0.36 0.33-0.35 we 0.72 1.05 0.92 0.18(n=3) 1.60 1.60 1.15=1.18 RAS 0.40 -6.50(n=5) 1.00 0.65-0.70 0.70=0.75 Sane 0.63 0.88 0.71+0.13(n=6) 2.00 0.91-1.00 0.96-1.12 MWAH 0.51 2.50 1.08 +0.97(n=7) 1.67 一 一 Hone 1.01(n=1) 3.00 1.31-1.78 1.44-1.83 MARZ 0.68(n=1) <1.00 0.69 0.76-0.89 1.40-1.50 JS Mh <5 2.26-2.90 2.50-3.50 (n=2) KBB ~1.50(n=2) 3.83 1.82-2.81 1.73-2.21 BRM E 0.53 0.66 0.58+0.05(n=7) 3.:7-4.2 1.40-1.65 2 人 2 FE 7) LB >1.0(n=1) 5.5-6.1 2.34-2.69 2.50-3.00 BamB 0.67(n=1) >1.63 一 一 注 : 各 种 辉 的 最 大 体 长 和 性 成 熟 时 的 体 长 数据 取 自 Compagno (1984); * :该 数据 由 目测 所 得 ; — :没有 资料 记载 国外 已 有 一 些 有 关 溜 鱼 生 态 学 的 报道 (Musick,1995; Mckibben 和 Nelson,1986) ,但 国内 还 缺少 这 方面 的 研究 。 需 要 对 主要 捕获 种 类 的 资源 量 \ 种 群生 物 学 尤其 是 种 群 动态 繁殖 生物 学 等 进行 研究 , 查 明 这 些 获 的 种 群 现状 及 渔业 活动 对 其 影响 的 程度 ,进而 对 鲨 类 资源 的 持续 利 用 和 物种 保护 提供 依据 。 鲸 藩 和 姥 获 的 数量 已 经 较 过 去 明显 减少 ,需要 优先 考虑 对 它们 的 研 究 和 保护 。 在 这 两 种 获 鱼 种 群 现状 被 查 明之 前 ,建议 在 近 岸 水 域 禁止 捕捞 鲸 获 和 姥 获 。 另 外 ， 北大 西洋 西部 的 阔 口 真 鲨 的 资源 量 在 过 去 10 年 中 因 过 度 捕 捞 减 少 了 85% 一 90% ,种 群 的 年 龄 结构 也 变 得 以 幼年 组 为 主 ,已 被 认为 是 严重 濒危 的 物种 (Musick ,1995) 。 本 次 调查 中 我 们 仅 收集 到 一 条 阔 口 真 鳌 的 标本 ,需要 开展 进一步 的 研究 以 证 明 这 是 否 反映 了 阔 口 真 鲨 在 中 国 水 192 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 域 因 过 度 捕捞 而 处 于 较 低 的 种 群 水 平 。 _ 日 某 些 获 的 濒危 或 受 胁 地 位 得 到 确认 ,就 需要 采取 一 些 保护 措施 。 HF BAKA 和 硬 骨 鱼 类 不 同 而 和 海 兽 有 一 定 的 相似 性 ,可 以 借鉴 一 些 在 海 兽 资 源 管理 中 已 经 使 用 过 并 秩 证 明 是 有 效 的 措施 ( 本 等 ,1991) ,如 通过 确定 MSY 对 主要 捕获 对 象 的 捕捞 实行 限额 制 ;规定 ， 在 特定 水 域 对 这 些 种 类 的 捕获 量 ; 规 定 捕获 准 中 幼 辉 的 比例 等 ,从 而 达到 对 获 类 资源 的 持续 利 用 。 $M 南 成 庆 泰 , 郑 葆 珊 .1987. 中 国 鱼 类 系统 检索 (上 ,下 ) .北京 :科学 出 版 社 孟 庆 闻 , 朱 元 易 , 李 生 .1985. 南 海 深海 猫 钞 科 4 新 种 .海洋 与 湖沼 .16(1):43 一 50 王 唯 伟 .1984. 族 鱼 的 药 用 .海洋 药物 .3(1):39- 40 许 为 群 ,何方 法 , 徐 冠 雄 .1985. 牙 鱼 血清 在 体外 对 人 白血病 细胞 的 杀伤 效应 .海洋 药物 .444) 21-5 TCH , 孟 庆 闻 .1979. 中 国 软骨 鱼 类 的 侧线 管 系统 及 罗 伦 氏 丛 和 罗 伦 氏 管 系统 的 研究 上 海 :上 海 科技 出 版 社 朱 元 易 , 王 幼 槐 .1970. 论 中 国 软骨 鱼 类 的 地 理 分 布 和 区 系 特 征 .动物 学 报 .16(4):674 — 689 q TCHR, KON, ZEAE. 1984. +P fA — AP. PES BARA. 15(4) :283 — 286 AALS MHL, PA (ER). 1991. MERROW SH. RR BHAA Compagno,L.J. V.1984.FAO species catalogue (Volume 4: Sharks of the World). United Nations Development Program and Food and Agriculture Organization of the United Nations Castro,J. 1.1993. The sharks of North American waters . Texas: Texas A&M University Press Manire,C. A. and S. H. Gruber. 1990. Many sharks may be headed toward extinction. Conservation Biology .4(1):10-11 Mckibben, J. N. and D. R. Nelson. 1986. Patterns of movement and grouping of grey reefsharks, Carcharhinus amblyrhynchos , at E- newetak Atoll, Marshall Islands. Bulletin of Marine Science .38:89 — 110 Musick. J. 1995. Critically endangered large coastal sharks,a case study: the sandbar shark , Carcharhinus plumbeus (Nardo,1827). — Shark News .(5):6-7 SHARK FISHERIES IN CHINA AND ITS IMPACTS ON SHARK POPULATIONS Yang Guang , Zhou Kaiya ,and Xu Xingrong (Biodiversity and Molecular Evolution Laboratory, Nanjing Normal University, Nanjing 210097) Direct shark fisheries existed in the coastal waters of China before 1960's, which used Ang- shagou (a kind of rakes and pricks) , lines, and gillnets as the main gear types. The size of the fish- eries has been reduced since mid-1970's. However, along with the great development of motorized trawlnetting , surrounding netting, and stow netting, etc. , incidental shark catches went up since 1980s. The total shark catches were approximately 33, 481-34, 356 tons in the East China and South China Seas in 1994. A total of 38 shark species were recorded during the survey, which rep- resent 8 orders,15 families,and 26 genera. Sphyrna lewini , Scoliodon laticaudus , Chiloscyllium plagiosum , Hemitraikes japonica ,and Carcharhinus sorrah are common species in shark catches. Currently the main gear used in direct shark fisheries is shark longlines, whereas trawlnet is the main gear type for incidental shark catch. The population size of some sharks, especially those with Mots : Pe ie Hl RAM BA og + #95 = larger body, has decreased. Morever a certain degree of catch pressure is still on the above men- tioned 5 species, particularly Sphyrna lewini and Scoliodon laticaudus. The conservation of sharks in Chinese coastal waters is also discussed. Key words: Shark, Catches, Survey, Conservation 194 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 一 于 一 和 中 华 秋 沙 鸭 在 黑龙 江 省 的 现状 及 其 保护 刘 伯 文 1 REMY 王 Be (1 东北 林业 大 学 凉水 动物 生态 研究 站 ,黑龙 江 带 怜 153106) (2 吉林 省 林业 科学 研究 院 ) (3 黑龙 江 省 伊 春 林业 科学 院 ) 摘要 中华 秋 沙 鸭 ( Mergus sguazmaatas) 繁 殖 期 仅 分 布 于 远东 地 区 。 在 黑龙 江 省 曾经 分 布 于 整 个 小 兴安 岭 和 东部 老区 岭 的 镜 泊 湖 地 区 。 但 通过 近 几 年 来 的 调查 ,在 黑龙 江 少 仅 小 兴安 岭 的 | KATRRBAAY EDR BRKERRLOM, ZAMRADAK PERKY BEZAZSNT 一 歼 殖 地 。 其 种 群 急 剧 减少 的 原因 是 :@ 森 林 大 面 积 的 采伐 ,特别 是 河 边 大 树 的 砍伐 ,使 其 失 去 了 营 梨 环 境 。@ 由 于 在 河中 下 药 毒 鱼 以 及 河中 小 鱼 、 氏 站 (Ca7zparoides dauricus ) 的 大 量 被 捕捞 ,使 其 食物 来 源 减 少 。@@ 河 中 大 量 的 鱼网 ,使 中 华 秋 沙 鸭 在 潜水 时 常 被 网 强 住 , 室 息 而 死 。 图 由 于 管理 和 宣传 力度 不 够 ,中 华 秋 沙 鸭 常 被 当做 一 般 的 野鸭 而 猎 杀 。 保 护 措施 :四 在 永 草 河 流域 建立 中 华 秋 沙 鸭 自 然 保护 区 。 加 强 管理 和 宣传 力度 ,增强 民众 的 保护 意识 。 四 禁止 在 划 定 区 域内 的 任何 形式 的 狩猎 和 捕捞 活动 。 保 证 食物 来 源 和 减少 干扰 。 图 禁止 在 划 定 区 域内 区 烧 材 、 伐 树 ( 包 括 枯 立 木 ) 和 扩大 开荒 面积 。 图 在 大 树 缺 乏 的 河 段 悬 挂 人 工 梨 箱 ,以 招引 更 多 的 中 华 秋 沙 鸭 在 此 营 梨 繁 殖 。@@ 在 永 界 河 重 新 引进 东北 镑 站 ,增加 中 华 秋 沙 鸭 的 食物 来 源 。 以 上 保护 措施 同样 有 利于 在 这 里 栖息 的 毛 腿 鱼 允 (Ketupa blakistoni ) fe & ¥ ( Aix galericulata ) 的 生存 。 KB peeve 现状 保护 黑龙 江 PREH RAM 中 华 秋 沙 鸭 ( Mergus squamatus ) 属 雁 形 目 (Anseriformes) 鸭 科 (Anatidae) ,个 体 略 小 于 党 RRS , 嘴 红 色 , 尖 长 ,上 嘴 端 部 有 钩 。 头 部 具 羽 冠 。 雄 鸟 头 部 黑 而 具 绿 色 金 属 光 泽 。 痛 BRA), FARES ANAM, HSLAB Ree ,背部 灰 褐 色 。 两 胁 具 灰 褐色 鳞 斑 。 夏 候鸟 ,每 年 4 月 上 旬 迁 至 繁殖 地 ,栖息 于 林 区 有 和 忽 卵 石 的 小 河 , 营 集 于 靠 河 边 的 大 青 杨 和 老 榆 树 的 天 然 树 洞 中 ,中 华 秋 沙 鸭 的 食物 主要 是 氏 师 (Capazroiades dauricus ) , 小 型 冷水 鱼水 生 昆虫 等 。 其 越冬 地 比较 分 散 ,主要 在 中 国 的 四 川 湖北 湖南、 贵州 .福建 和 广 东 等 地 ( 郑 作 新 ,1987)。 也 偶 见 于 浙江 省 的 千岛 湖 。 个 别 年 份 也 有 少数 个 体 在 鸭绿江 下 游 越 冬 ,在 俄罗斯 境内 的 繁殖 群 , 有 一 定数 量 在 当地 越冬 。 中 华 秋 沙 鸭 在 繁殖 期 仅 分 布 于 远东 地 区 的 山林 溪流 环境 ,由 于 其 分 布地 域 狭 窜 ,而 且 数 量 逐年 减少 ,处 于 极度 濒危 状态 ,已 被 列 人 国际 自然 与 自然 资源 保护 联盟 (IUCN) 和 国际 鸟 类 保 护 联合 会 (ICBP , 现 称 国际 鸟 盟 Bird Life International) 编写 的 世界 濒危 动物 红皮书 (King， 1979) 和 世界 濒危 乌 类 红皮书 (King,1981) 中 ,在 中 国 和 俄罗斯 均 被 指定 为 国家 的 二 级 保护 动 物 。 我 们 自 1994 年 夏季 以 来 对 黑龙 江 省 的 中 华 秋 沙 鸭 繁 殖 地 进行 了 全 面 的 调查 ,并 查阅 了 有 关 资 料 。 现 将 结果 和 保护 建议 报告 如 下 。 刘 伯 文 等 :中 华 秋 沙 鸭 在 黑龙 江 省 的 现状 及 其 保护 A 1 繁殖 分 布地 和 数量 1.1 国外 中 华 秋 沙 鸭 在 国外 主要 分 布 于 俄罗斯 远东 的 哈巴 罗 夫 斯 克 边 区 的 南部 和 滨海 边区 ,主要 栖息 在 布 列 亚 山 东 草 的 库 尔 河 , 锡 霍 特 一 阿 林 山脉 西 侧 的 霍 尔 河 、 比 金 河 \ 伊 曼 河 以 及 锡 霍 特 二 阿 林山 脉 东 侧 的 一 些小 河 (Dement 'ev 等 ,1966 一 1970)。 但 其 种 群 数 量 在 逐年 减少 。 中 华 秋 沙 鸭 目 前 在 俄罗斯 远东 地 区 大 约 有 950 对 (Bocharnikov,1990)。 在 朝鲜 ,过 去 一 直 认 为 是 旅 岛 或 迷 鸟 ,但 在 1986 年 5 月 ,在 成 镜 北 道 城 川 水 上 游 的 马 养 贮 水 池 确 认 了 3 只 ,并 拍 到 了 照 片 ,其 中 的 一 对 似 正 处 于 发 情 期 ( 郑 钟 烈 ,1987) 。 说 明 中 华 秋 鸭 在 朝鲜 北部 可 能 也 有 少量 的 繁 殖 个体 。 1.2 国内 过 去 : 曾 分 布 于 大 兴安 岭 北 段 的 内 蒙古 境内 、 小 兴安 岭 和 长 白山 地 。 在 内 蒙古 东北 部 的 红 花 尔 基 ,中国 科学 院 动物 研究 所 曾 于 1956 年 采 到 过 一 只 幼 鸟 ,东北 林业 大 学 也 于 1979 FEM 近 泰 来 县 境内 采 到 过 标本 。 地 处 长 白山 地 北 段 的 境 泊 湖 地 区 ,曾经 是 中 华 秋 鸭 的 首次 发 现 地 (1864) ,1931 年 在 该 地 区 还 曾 见 到 4 只 中 华 秋 沙 鸭 幼 鸟 (Dement' ev 等 ,1966 一 1970)。 在 小 兴 安 岭 ,根据 我 们 调查 和 采访 当地 老 猎 人 得 知 , 汤 旺 河流 域 在 50 年 代 初 还 是 茂密 的 原始 森林 ,向 老 猎 人 展示 中 华 秋 沙 鸭 图 片 ,多 数 回 答 见 到 或 捕 到 过 这 种 “ 尖 嘴 了 鸭子”。 而 给 其 看 风头 钢 钢 图 片 ,回答 “这 是 王八 鸭子 ,山里 很 少 ” ,可 见 猎 人 没有 弄 错 。 这 说 明了 在 森林 未 开发 之 前 中 华 秋 沙 鸭 曾 广泛 分 布 于 汤 旺 河 及 其 各 支流 。 同 时 也 说 明了 小 兴安 岭 曾 是 中 华 秋 沙 鸭 在 东北 地 区 分 布 的 中 心地 带 。 现在 :在 吉林 省 的 长 白山 地 区 还 有 少量 分 布 ( 赵 正 阶 ,1994)。 大 兴安 岭 北 段 内 蒙古 自治 区 境内 18 年 来 没有 采集 到 或 观察 到 中 华 秋 沙 鸭 的 报道 。 在 黑龙 江 省 境内 ,东部 山地 的 镜 泊 湖 地 区 于 70 年 代 末 还 有 见 到 中 华 秋 沙 鸭 的 传闻 ,但 没有 文章 报道 ,我 们 曾 于 1982 年 和 1989 年 7 月 两 次 进入 该 地 区 调查 与 采访 , 均 没 见 到 此 鸟 和 听 到 有 关 此 鸟 的 消息 。 在 小 兴安 岭 ,我 们 于 1994 年 8 月 至 1996 年 4 月 ,对 整个 伊 春 地 区 进行 了 全 面 的 调查 ,结果 是 : 汤 旺 河 及 其 主要 支 流 西南 岔 河 两 岸 的 林木 几乎 全 部 采伐 ,多 数 河 段 两 岸 已 变 为 农田 ,中华 秋 沙 鸭 的 栖息 生境 早已 经 荡然 无 存 ;在 60~70 年 代 还 有 中 华 秋 沙 鸭 分 布 的 滩 蛮 河 、 尖 山河 等 小 河 ,其 两 岸 已 经 没有 可 供 其 营 巢 的 老龄 大 树 ;位 于 伊 春 地 区 南部 带 岭 区 的 永 轰 河流 域 过 去 中 华 秋 沙 鸭 的 数量 较 多 , 黑 龙 江 省 的 中 华 秋 沙 鸭 标 本 多 数 采 自 该 地 区 ,但 根据 近 几 年 的 调查 ,其 数量 仅 维持 在 6 对 左右 。 并 且 是 黑龙 江 省 能 确认 的 中 华 秋 沙 鸭 的 唯一 繁殖 种 群 。 2 种 群 减少 的 主要 原因 2.1 分 布地 面积 的 缩小 中 华 秋 沙 鸭 是 在 树 洞 中 营 梨 的 鸟 类 。 由 于 近 几 十 年 来 森林 被 大 面积 的 砍伐 ,尤其 河流 两 岸 树 木 的 砍伐 ,首先 使 其 营 巢 的 环境 缩小 ,使 其 分 布地 逐渐 变 成 孤岛 状 。 2.2 不 合理 的 渔猎 中 华 秋 沙 鸭 的 食物 主要 是 林 区 溪流 中 的 小 型 鱼 类 、 氏 蚌 \ 水 生 昆虫 等 ,但 由 于 在 河流 中 下 药 毒 鱼 \ 炸 鱼 . 电 击 等 毁灭 性 的 违法 捕 鱼 方式 ,致使 河中 小 鱼 减 少 、 错 蚌 灭 绝 ,使 中 华 秋 沙 鸭 的 食物 来 源 也 相应 减少 ;河中 大 量 的 鱼网 , 常 使 潜水 捕食 中 的 中 华 秋 沙 鸭 被 鱼网 缠 住 ,窒息 而 死 。 2.3 管理 和 宣传 力度 不 够 有 关 部 门 对 国家 颁布 的 “野生 动物 保护 法 "以 及 自然 保护 、 环 境 保护 等 法 规 的 贯彻 执行 和 > 196 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 宣传 力度 不 够 。 通 过 采访 得 知 , 民 众 对 上 述 知识 掌握 很 少 。 因 此 ,狩猎 者 常 将 中 华 秋 沙 鸭 当 做 一 般 的 野鸭 而 捕杀 。 80 年 代 前 的 分 布地 SS suaumanu = 图 1 中 华 秋 沙 鸭 在 东北 地 区 的 分 布 示意 图 3 保护 措施 3.1 建立 永 浴 河 自然 保护 区 人 在 全 春 市 带 冷 区 的 永 浴 河流 域 建立 以 保护 中 华 秋 沙 鸭 为 主 的 林 区 溪流 生态 系统 的 综合 生 日 然 保 扩 区。 加 强 宣传 和 管理 力度 ,提高 民众 的 素质 ,增强 当地 群众 对 自然 保护 和 环 进 便 认 阐 意识 。 具 体 采取 如 下 措施 ， 在 刘 定 的 区 城内 禁止 任何 形式 的 狩猎 和 捕捞 活动 ,保证 中 华 秋 沙 鸭 的 宜 物 来 源 和 和 碱 且 干扰 。 (2) 在 划 定 区 域内 禁止 伐 树 (包括 林立 木 )\ 下 烧 柴 和 扩大 开荒 面积 《3) 在 划 定 的 区 域内 ,缺乏 可 供 其 营 AAS HOTT BE ,悬挂 人 工 巢 箱 ,以 招引 更 多 的 中 华 秋水 BS TE Ut Ey Hk Se FH 刘 伯 文 等 :中 华 秋 沙 鸭 在 黑龙 江 省 的 现状 及 其 保护 » BOF (4) EAB Hie BS HARA I PeRKY BHA DRE. 3.2 SX 在 中 国 , 目 前 能 确认 的 中 华 秋 沙 鸭 繁 殖 地 除了 吉林 省 长 白山 以 外 ,就 只 有 小 兴安 岭南 部 的 KERR. ALK , 带 岭 地 区 的 永 滩 河流 域 是 目前 国内 中 华 秋 沙 鸭 的 重要 栖息 地 。 在 永 梭 河流 域 建 立 中 华 秋 沙 鸭 自 然 保 护 区 有 利于 保存 物种 的 多 样 性 。 永 滩 河 流域 的 中 华 秋 沙 鸭 已 经 引起 了 国际 鸟 类 保护 组 织 的 重视 ,1994 年 10 月 ,日 本 野 鸟 之 会 常务 理事 国际 鸟 盟 亚洲 负责 人 市 田 则 孝 先 生 和 日 中 鸟 学 交流 研究 所 的 桂 千惠 子女 士 访问 带 岭 后 ,于 1995 年 向 伊 春 市 带 岭 区 政府 提出 了 保护 中 华 秋 沙 鸭 的 建议 。 美国 的 鸟 类 专家 和 英国 皇家 鸟 类 学 会 的 研究 人 员 也 曾 专程 到 带 岭 考察 中 华 秋 沙 鸭 。 对 中 华 秋 沙 鸭 的 保护 和 研究 ,有益 于 开展 国际 间 的 交流 。 永 聚 河 流域 的 溪流 环境 中 ,目前 还 栖息 有 ALM ARAN RRRAP SKEBOA ,以 及 在 80 年 代 以 前 还 曾 有 分 布 的 中 国 最 大 的 猫 头 记 一 毛 腿 鱼 鸣 。 对 中 华 秋 沙 鸭 的 保护 措施 ,同样 有 利于 上 述 鸟 类 的 生存 和 恢复 。 由 于 过 去 无 节制 的 渔猎 ,致使 永 滩 河中 的 细 鳞 链 (Brachymaystaz lenok {& % 4 #§ fi). F HE ( Hucho taimen 4 4 2%) YL #§ (Lota lota 俗名 山 抢 鱼 ) 等 名 贵 鱼 类 数量 变 得 极 少 ;过 去 有 一 定数 量 的 名 贵 的 毛皮 动物 水 猎 (Lvutra utra ) 现 已 基本 绝迹 。 对 中 华 秋 沙 鸭 的 保护 措施 ,同样 有 利于 保 护 和 恢复 上 述 溪流 生态 环境 中 的 动物 物种 。 另 外 ,通过 建立 自然 保护 区 ,对 河 两 岸 植被 的 保 护 ,可 以 减少 永 潜 河流 域 的 水 土 流失 。 对 带 岭 地 区 及 其 下 游 的 环境 保护 也 将 会 起 到 一 定 的 作 用 。 参考 文 mw 赵 正 阶 等 .1994. 中 华 秋 沙 鸭 的 繁殖 数量 、 分 布 和 保护 策略 . 见 中 国 鸟 类 学 会 水 鸟 组 .中 国 水 鸟 研究 .上 海 :华东 师范 大 学 出 版 社 ,61- 65 郑 钟 烈 .1987. 朝 鲜 半 岛 稀 少 鸟 类 .东京 :朝鲜 大 学 校 Bochrmikov,V.N.1990. Current status of the Chinese merganser ( Mergus squamatus) in Russia. Bull. Inst. Ornith. Kyung Hee University II Cheng Tso-hsin. 1987. A Synopsis of Avifauna of China . Beijing:Science Press Dement’ ev, G. P. and N. A. Gladkov (editors). 1966 ~ 1970. Birds of the Soviet Union Volume IV (translated from Russian). Jerusalem: Israel Program for Scientific Translation King, W.B. 1979. Red Data Book 22 Aves IUCN 110 Morges. Switzerland King, W.B.1981. Endangered Birds of the World the ICBP Birds Red Data Book . Washington. D.C: Smithson. Instit. Press THE CURRENT STATUS AND CONSERVATION OF THE CHINESE MERGANSER (MERGUS SQUAMATUS ) IN HEILONGJIANG PROVINCE, CHINA Liu Bowen', Zhao Zhengjie* , Wang Yong* (Forestry Academy of Jilin Province) (?Yichun Forestry Academy of Heilongjiang Province) Chinese mergansers (Mergus squamatus ) are only distributed in the Far East region in their - 108 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 breeding period. In Heilongjiang Province, they were once found to occur in the Xiaoxinganling Mountains and in the Jingpohu Lake of the eastern Laoye Mountain. According to a survey con- ducted in recent years, however, only a very small number of individuals, not more than Six pairs, were found to occur in the reaches of the Yongcui River in the Xiaoxinganling Mountains. Thus, at present this area is the only breeding place of Chinese mergansers in Heilongjiang Province. The reasons of the sharp decline of the population size of this species might be summa- rized as follows: 1) The cutting of large areas of forests, particularly those along rivers consisting of big trees, have destroyed its nesting habitats . 2) Over — fishing and poisoning have caused rapid decrease of the number of fish, and another kind of animal, Cambaroides dauricus , which constituted its main source of food .3) It was often strung in the fishing nets to death. 4) Owing to poor management, it was often killed as common wild duck. To protect this species effectively, we consider that the following measures should be adopted . 1) To establish a nature reserve for it. in the reaches of the Yongcui River , and meanwhile ,to strengthen management and to publicize the knowledge about it. 2)To forbid hunting and fishing in the reserve. 3)To forbid cutting and burning of trees in the reserve .4)To set up man — made nests along the Yongcui River in places where there is no big tree. 5) To reintroduce the animal, Cambaroides dauricus, into the Yongcui River to guarantee the food source. It should be noted that the measures mentioned above are also beneficial to the protection of other two species of birds, Ketupa diakistoni and Aix galeticulata , both of which also live in this area. Key words: Chinese Merganser, Status, Conservation, Heilongjiang, Xiaoxinganling Mountains, Yongcui river re 黄 文忠 等 :海南 南 湾 半 岛 蝴 蝶 生 物 多 样 性 * 100) 海南 南 湾 半岛 蝴蝶 生物 多 样 性 ， BX Fa RHR 张剑锋 1 江海 声 (广东 省 昆虫 研究 所 ,广州 ”510260) 摘要 本 文 共 记录 海南 南 湾 半岛 蝴蝶 9 科 69 属 100 种 ,以 黄 襟 遇 蝶 Cupha erymanthis ery- manthis Drury, #44 Hh FP Eurema blanda hylama Corbet, 达 摩 凤 蝶 黎 坝 亚 种 Papilio demoleus libanius Fruhstorfer， 利 比 尖 粉 蝶 Appias libythea Fabricius， 青 粉 蝶 海南 亚 种 Pareronia valeria hainanensis Fruhstorfer , 2F 473% Leptosia nina Fabricius, 4 #48 OR HH IL 种 Elymnias hypermnestra hainana Moore, 幻 紫斑 蝶 海 南亚 种 Euploea core amymone Godart 为 当地 蝴蝶 的 优势 种 。 当 地 一 年 四 季 都 有 大 量 蝴 蝶 活 动 ,种 类 和 数量 以 夏季 为 最 多 , 南 湾 蝴蝶 的 Simpson 指数 和 =0.07; PIE 指数 PIE =0.84; Shannon-Wiener 指数 H’ =3.12; Pielou 指数 J’ =0.71; Whittaker 指数 Bws=6.22, MB MPRA K Fo MSAK wh Sw A Al A 蝶 资 源 是 一 个 值得 探讨 的 问题 。 关键 词 南 湾 蝴蝶 生物 多 样 性 海南 岛 是 我 国 第 二 大 岛 , 属 热带 气候 ( 余 国 扬 ,1985) ,以 丰富 的 热带 和 亚热带 野生 生物 资 源 而 闻名 ,虽然 迄今 对 海南 生物 资源 作 过 大 量 的 调查 ,在 昆虫 方面 也 作 过 不 少 研究 ( 陈 振 耀 ， 1985; 梁 铬 球 ,1985; 刘 举 鹏 等 ,1995; 丁 岩 钦 ,1995) ,中 国 林业 科学 研究 院 (1995) 报 道 了 尖峰 岭 历年 来 调查 的 生物 名 录 ,但 是 长 期 以 来 对 海南 生物 多 样 性 的 专题 研究 甚 少 , 尚 未 见 有 对 海南 特定 的 保护 区 开展 较 全 面 的 综合 性 的 生物 多 样 性 研究 报道 ,为 了 探索 适合 海南 这 一 热带 地 区 生物 多 样 性 的 研究 方法 ,促进 海南 生物 多 样 性 的 研究 ,我 们 对 海南 南 湾 自 然 保 护 区 的 野生 动 物 \ 植 物 `. 昆 虫 及 滩涂 生物 等 进行 了 较 全 面 的 生物 多 样 性 调查 和 研究 ,本 文 就 南 湾 蝴蝶 的 生物 多 样 性 的 调查 和 分 析 结 果 作 一 报道 。 工 调查 及 分 析 方 法 南 湾 半岛 的 自然 地 理 概况 详 见 Jiang 等 (1991) 的 报道 。 1.1 野外 调查 分 别 于 1994 年 11~12 月 和 1995 42 AR 6~7 月 进行 野外 采集 ,调查 各 季节 蝴蝶 种 类 及 其 相对 多 度 ,并 于 95 年 6 一 7 月 在 地 图 上 将 保护 区 及 小 部 分 外 围 区 域 划 成 50 个 0.5 km x 0.5 km = 0.25 km? MHA RPL 26 个 样 方 格 进行 采集 ,每 个 样 方 点 4 人 于 上 午 用 扫 网 采集 2 h, 统 计 各 样 方 的 蝴蝶 种 类 和 个 体 数 ,进行 群落 分 析 。 1.2 统计 及 分 析 方 法 记录 所 有 采集 的 蝴蝶 种 类 数 ,作物 种 一 面积 和 a 多 样 性 比较 分 析 , 样 方 点 的 调查 记录 种 类 * 本 研究 是 广东 省 科学 院 优秀 中 青年 基金 和 海南 省 林业 局 资助 项 目 , 承 海南 省 林业 局 及 南 湾 省 级 保护 站 的 大 力 支持 ， 标本 承 中 山大 学 梁 铬 球 教授 和 本 所 伍 杏 芳 女 士 鉴定 ,海南 南 湾 省 级 自然 保护 区 参加 野外 调查 ,说 致 深切 谢意 IT 工作 单位 海南 南 湾 省 级 自然 保护 区 - 200 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 数 及 每 种 的 个 体 数 ,进行 主 成 份 分 析 ,然后 就 季节 的 变化 进行 比较 分 析 ,并 进行 8 多 样 性 分 析 。 a 和 B 多 样 性 分 析 及 聚 类 和 主 成 份 分析 参 照 马克 平 (1994)、Magurran(1988) 和 钟 扬 (1990) 的 方法 ,分 别 选择 Simpson 指数 、PIE 指数 Shannon-wiener 指数 、Pielou 44 4 EF #8 HX. Whittaker 指数 Jaccard 指数 及 Sorenson 指数 来 分 析 南 湾 蝴蝶 的 和 8 多样 性 ( 黄 文忠 等 ,1996)。 2 结果 2.1 物 种 多 样 性 本 研究 记录 南 湾 半 岛 蝴 蝶 100 种 ( 亚 种 ) ,分 属 9 科 69 Jah (He 1) , HE Wee aH BL gy Be ee oe ge Cupha erymanthis erymanthis Drury 占 全 部 标本 的 153.6% , 粉 蝶 科 的 辟 黄 粉 蝶 海南 亚 种 Eure- ma blanda hylama Corbet 占 7.9% , 利 比 尖 粉 蝶 Appias libythea Fabricius 占 5.7% , 青 粉 蝶 海 南亚 种 Pareronia valeria hainanensis Fruhstorfer 占 4.3% , 纤 粉 蝶 Leptosia ninaFabricius 4 3.9% , RUSK BL AY is BE PR HE A HW Ht Papilio demoleus libanius Fruhstorfer 4 6.5% , BR st BL AY 2 HA FE HR OE EP WP El ymnias hypermnestra hainana Moore 4 4.9% , DE BE BL AY XJ BE BE ate Page 南亚 种 Euploea core amymone Godart +i 4.6% ,以 上 8 种 占 全 部 个 体 的 53.3% ,为 当地 蝴蝶 优 势 种 群 。 Rl 南 湾 半岛 蝴蝶 科 、 属 、 种 的 数量 及 分 布 序号 BA 属 数 种 数 比例 (% ) 优势 种 1 FUSE Ft Papilionidae 9 17 17.0 1 2 粉 蝶 科 Pieridae 10 15 1520 4 3 FE SE BL Danaidae 6 11 11.0 1 4 5% $F B+ Nymphalidae 14 20 20.0 1 5 AR SE BL Satyridae 3 3 3.0 1 6 珍 蝶 科 Acraeidae 1 11.0 0 7 SEB} Riodinidae 1 2 2.0 0 8 灰 蝶 科 Lycaenidae 15 19 19.0 0 9 FF MEL Hesperiidae 10 12 12.0 0 合计 69 100 100 8 re. . 根据 文献 资料 ( 伍 杏 芳 ,1988; 华 立 中 ,1992) ,我 们 选择 内 伶 体 岛 易 湖 山 两 个 不 同类 型 保 所 区 与 南 湾 进 行 比较 ,以 便 对 南 湾 蝴 蝶 的 多 样 性 作 进一步 的 比较 研究 ,结果 见 才 2 表 2 南 湾 与 其 他 保护 区 蝴蝶 的 一 些 统计 资料 调查 面 后 地 点 纬度 气候 类 型 BL RK 种 数 aw tae 人 积 (km2) 面积 ”共有 种 BS ART ” 晶 湖 南 湾 = 18°23’ 热带 海洋 季风 10.0 9 100 10.0 \ 0.17 0.30 Afe4T 22°24’ 亚热带 海洋 季风 5.5 8 43 eke 21 0.29 \ 0.21 瞻 潮 山 ”23?08” 亚热带 季风 11.0 9 128 11.6 52 0.46 0.35 \ 2.2 气候 因子 对 南 湾 蝴蝶 物种 多 样 性 的 影响 PS RR A Be A SSC a RE Ay Th BF a a me POAC LF Ba A De A TR 日 照 时 数 等 有 关 气 候 因子 统计 结果 列 于 表 3。 对 表 3 各 季节 蝴蝶 种 群 特征 及 各 气候 因子 作 主 成 份 分 析 ,结果 表明 :第 一 、 第 二 主 成 份 的 累计 贡献 率 达 到 99.0% ,其 中 第 一 主 成 份 中 以 月 均 日 镰 时 数 的 影响 作用 最 大 ,第 二 主 成 份 中 以 月 均 雨 量 的 影响 作用 BK ,不同 季节 作为 调查 点 在 各 气候 因子 空间 排序 结果 见 图 1 图 25 黄 文 忠 等 :海南 南 湾 半岛 蝴蝶 生物 多 样 性 有 表 3 南 湾 半 岛 气候 和 蝴蝶 种 群 的 季节 变化 情况 项 目 > 2 有 6~7A(B) 11~12 A(C) 共有 种 气候 因子 a: 月 均 气 温 ( 立 ) 21.6 28.2 21.3 变化 情况 b: 月 均 雨 量 (mm) 4.0 214.1 52.4 c: 月 均 雨 日 (d) 2:7 15.9 6.2 d: 月 均 日 照 时 数 147.0 235.7 195.3 age 蝴蝶 数量 e: 种 类 42 85 48 25°" 变化 情况 f: 个 体 (%) 11.0 63.9 25.2 g: 平 均 每 种 个 体 3.2 9.2 6.5 60 d b -100 ee ee a “.400 =-50 0 50 100 150 ° 200 250 第 一 主 成 份 Al 不 同 季节 蝴蝶 种 群 及 气候 因子 在 两 个 主 成 份 上 的 排序 第 二 主 成 份 0 50 100 150 200 250 第 一 主 成 份 图 2 蝴蝶 种 群 调查 结果 在 各 气候 因子 两 个 主 成 份 上 的 排序 2.3 群落 多 样 性 为 检验 样 方 点 的 调查 结果 与 南 湾 蝴蝶 实际 分 布 情况 的 相符 程度 ,参照 张 金 屯 (1995) 的 方 法 , 作 累 积 物种 (SoN = DSi; Si 为 第 i 个 样 方 以 前 的 所 有 样 方 都 未 出 现 的 物种 数 ) 及 各 样 方 累 积 平均 物种 数 (SPi= SPiMN; SPi 为 第 i 个 样 方 采集 的 物种 数 ) 与 调查 样 方 数 的 关系 曲线 分 202 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 100 累积 平均 种 数 1 chk Ot he LE i oe eT Oe PS aS a Ie a eee 样 方 数 图 3 南 湾 蝴蝶 调查 样 方 数 与 累积 物种 数 及 累积 平均 物种 数 的 关系 图 析 ( 图 3) ,曲线 显示 ,在 样 方 数 达 到 21 之 前 , 随 着 调查 点 的 增加 ,物种 数 也 逐渐 增加 ,之 后 的 调 查 中 物种 数 已 经 稳定 ,累积 平均 物种 数 从 21 以 后 随 着 调查 点 的 增加 逐渐 减少 ,实际 调查 结 膝 也 是 从 21 个 样 方 以 后 没有 再 增加 新 的 种 ,表明 样 方 数 已 经 足够 ,事实 上 样 方 以 外 的 采集 只 比 样 方 点 增加 一 个 种 。 以 样 方 中 各 种 蝴蝶 个 体 数 为 性 状 指标 统计 数 作 主 成 份 分 析 , 以 了 解 影响 南 湾 蝴 蝶 群 落 结构 的 主要 蝴蝶 类 群 ARR 4。 表 4 南 湾 半 岛 蝴 蝶 群 落 主 成 份 分 析 表 主 成 份 特征 根 ERD ERD R 蝴蝶 种 类 第 一 主 成 第 二 主 成 贡献 率 积 贡献 率 份 负 荷 量 份 负荷 量 第 一 主 成 份 1988.16 56.49 56.49 Be PR BK 36.16 -7.60 | 第 二 主 成 份 492.03 13.98 70.47 达 摩 凤 蝶 海南 亚 种 15.95 . ARE BB) MS Yee a DH 9.12 | All He Fe Ht HR 17.84 4 i 7.97 对 南 湾 蝴蝶 进行 a 及 B 多 样 性 分 析 得 出 南 湾 蝴 蝶 的 几 个 多 样 性 指数 :Simpson 指数 和 = 0.07, PIE 指数 PIE =0.84, ~ Shannon-Wiener 指数 H’ = 3.12,Pielou 指数 三 = 0.71, Whittaker 指数 bws = 6.22 3 wt 我 国 蝴 蝶 种 类 据 李 传 隆 (1992) 统 计 为 1200 AH, JASE (1994) Bit WH 1339 种 ,可 分 为 11 个 科 ( 伍 杏 芳 ,1988)。 蝴 蝶 种 类 虽然 繁多 ,但 各 地 分 布 不 同 ,我 们 的 调查 结果 表明 : 南 湾 半 岛 有 蝴蝶 100 种 ( 亚 种 ) ,分 属 9 科 69 属 ,其 中 以 峡 蝶 科 、 灰 蝶 科 、 凤 蝶 科 的 种 类 最 多 。 蝴 蝶 是 南 湾 最 常见 .最 引 人 注 目的 昆虫 类 群 之 一 ,一 年 四 季 都 可 以 看 到 大 量 蝴蝶 在 活动 ,包括 当地 最 冷 的 月 份 都 可 以 见 到 大 量 蝴蝶 在 活动 ,其 中 以 夏季 的 种 类 和 数量 为 最 多 ,11 一 12 月 次 之 ,2 月 份 又 略 少 一 些 。 由 于 当地 无 明显 的 冬季 ,最 冷 月 份 月 均 气 温 高 达 21.3 ,因此 , 南 湾 蝴 蝶 季 节 性 分 布 具有 较 明 显 的 热带 分 布 特征 ,而 不 像 温 带 、 寒 带 地 区 的 昆虫 那样 有 明显 的 季节 区 别 , 而 且 南 湾 蝴 蝶 种 类 由 于 长 期 适应 当地 特殊 的 气候 和 各 种 生境 条 件 而 形成 当地 亚 种 ,其 种 类 分 布 具 有 浓厚 的 地 方 分 布 特点 ,海南 亚 种 占 了 全 部 蝴蝶 种 类 的 20.0% 。 对 三 个 季节 南 湾 蝴 蝶 种 类 和 数量 在 各 气候 因子 作 空 间 排序 发 现 6 一 7 月 份 南 湾 蝴蝶 的 群 黄 文 忠 等 :海南 南 湾 半岛 蝴蝶 生物 多 样 性 + 205 * 落 结构 与 其 他 两 个 季节 区 别 较 大 ,其 他 两 个 季节 之 间 较 为 接近 ,对 各 气候 因子 作 主 成 份 分 析 后 发 现 ,造成 这 些 区 别 的 气候 因子 中 以 月 均 日 照 时 数 和 月 均 雨 量 的 影响 作用 最 大 。 当 地 无 明显 久 季 , 却 有 较 明 显 的 旱 雨 季 ,6 一 7 月 的 月 均 雨 量 较 其 他 两 季 丰 富 , 因 此 月 均 雨 量 对 南 湾 蝴蝶 群 落 结 构 的 影响 作用 较 大 。 对 南 湾 蝴蝶 群落 结构 影响 较 大 的 蝴蝶 种 类 经 过 主 成 份 分 析 证 明 :在 第 一 、 第 二 主 成 份 负荷 量 最 大 的 前 三 种 蝴蝶 中 都 有 黄 襟 峡 蝶 。 其 他 四 种 为 : 达 摩 凤 蝶 黎 坝 亚 种 、 充 黄粉 蝶 海 南亚 种 \ 利 比 尖 粉 蝶 、 纤 粉 蝶 ,这 五 种 是 影响 南 湾 蝴蝶 群落 结构 的 主要 类 群 , 事 实 上 它们 也 是 南 湾 蝴蝶 中 数量 最 多 最 常见 的 几 种 。 与 其 他 保护 区 比较 可 以 看 到 , 南 湾 蝴蝶 的 物种 面积 比 与 易 湖 山 的 比较 接近 EAT 高 许多 ,相似 性 指数 也 是 南 湾 与 易 湖 山 的 比 南 湾 与 内 伶 休 岛 的 高 。 结 果 表 明 , 南 湾 与 易 湖山 保 护 区 的 蝴蝶 物种 丰富 程度 比较 接近 , 比 内 伶 体 岛 要 高 ;前 两 者 的 物种 相似 程度 也 比 南 湾 与 内 伶 体 岛 要 高 ,这 说 明 ,前 两 者 的 气候 或 其 他 生态 因素 比较 适 于 蝴蝶 类 昆虫 的 生长 繁衍 ,物种 比较 丰富 ,而 内 伶 休 岛 是 一 个 孤岛 有 其 独特 的 昆虫 分 布 特点 。 4 小 结 海南 南 湾 半 岛 地 处 热带 ,气温 较 高 ,无 明显 的 冬季 ,一 年 四 季 都 有 大 量 蝴蝶 活动 ,蝴蝶 物种 和 数量 比较 丰富 ,不 乏 美丽 而 有 观赏 价值 的 种 类 ,海南 南 湾 半岛 是 著名 的 旅游 胜地 ,每 年 都 有 大 量 的 游客 前 来 观光 ,国内 外 越 来 越 流行 利用 蝴蝶 干 标本 制作 各 式 各 样 的 精美 装饰 品 \ 有 地 方 特色 的 旅游 纪念 品 ,而 且 价格 不 菲 ,因此 如 何 合理 开发 利用 当地 丰富 的 蝴蝶 资源 是 一 个 值得 探 讨 的 问题 。 参考 文 mw Wr the HE . 1985 .海南 岛 尖 峰 岭 晴 科 昆虫 考察 报告 .生态 科学 . (2) :95 - 96 丁 岩 钦 .1995. 中 国 东 亚 飞 蝗 新 蝗 区 一 一 海南 热带 稀 树 草原 蝗 区 的 研究 .生态 学 报 .15(1):12- 21 华 立 中 .1992. 内 伶 体 岛 自然 保护 区 昆虫 调查 初 报 . 生 态 科 学 .(1) :79 - 92 黄 文忠 等 .1996 .海南 南 湾 自然 保护 区 蝗虫 生物 多 样 性 的 研究 .昆虫 天 敌 .18(3) :131- 138 李 传 降 .1992. 中 国 蝴 蝶 图 谱 . 上 海 :上 海 远东 出 版 社 梁 铬 球 .1985. 海 南 岛 尖峰 岭 蝗 虫 考察 报告 .生态 科学 .(2):97-98 刘 举 岗 等 .1995 .海南 岛 蝗 虫 的 研究 .杨陵 :天 则 出 版 社 马克 平 .1994. 生 物 多 样 性 的 测度 方法 . 见 钱 迎 倩 ,马克 平 (主编 ). 生 物 多 样 性 研究 的 原理 与 方法 .北京 :中 国 科 学 技术 出 版 社 ,141 - 165 伍 杏 芳 .1988. 岭 南 绿洲 蝴蝶 .北京 :学 术 期 刊 出 版 社 余 国 扬 .1985 .海南 明珠 一 海南 岛 .广州 :广东 省 地 图 出 版 社 张 金 屯 .1995. 植 被 数量 生态 学 方法 .北京 :中国 科学 技术 出 版 社 中 国 林 业 科学 研究 院 .1995 .海南 岛 尖 峰 岭 地 区 生物 物种 名 录 . 北 京 :中国 林 业 出 版 社 钟 扬 等 .1990. 数 量 分 析 的 方法 与 程序 .武汉 :武汉 大 学 出 版 社 周 莹 主编 .1994. 中 国 蝶 类 志 . 郑 州 :河南 科技 出 版 社 Jiang Haisheng et al.1991. Population ecology of Rhesus mnkeys ( Macaca mulatta ) at Nanwan Nature Reserve, Hainan, China. Amer. J. Primatology .25:207 — 217 Magurran, A. 1988. Ecological Diversity and Its Measurement . New Jersey: Princeton University Press - 204 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 BIODIVERSITY OF BUTTERFLIES IN NANWAN PENINSULA, HAINAN Huang Wenzhong , Li Yanhong , Xiao Weiliang , Zhang Jianfeng , Jiang Haisheng (Guangdong Entomological Institute,Guangzhou 510260) One hundred species (including subspecies) of butterflies, which represent 9 families and 69 genera, have been recorded in the Nanwan Nature Reserve, Hainan Province. Eight taxa have the largest number of individuals. They are Cupha erymanthis Drury, Eurema blanda hylama Corbet et Pendlebury, Papilio demoleus libanius Fruhstorfer, Appias libythea Fabricius, Paero- nia valeria hainanensis Fruhstorfer, Leptosia nina Fabricius, Elymnias hypermnestra hainana Moore and Euploea core amymone Godart. Butterflies can be found all the year round in this na- ture reserve, but the largest number of the species and of the individuals was found in summer, and then in spring, while the smallest in winter. The biodiversity indexes of the butterflies in this reserve are as follows: Simpson index A= 0.07; PIE index PIE =0.84; Shannon — Wiener index H’ = 3.12; Pielou index J’ =0.71; Whittaker index Bws = 6.22. The butterflies in Nanwan are rich i 1 number of the species and of the individuals. The rational exploitation of this rich re- . source of butterflies is a problem worthy of further study. Key words: Nanwan, Butterfly, Biodiversity 于 登 攀 等 :三 亚 鹿 回 头 岸 礁 造 礁石 珊瑚 移植 的 初步 研究 » 205. 三 亚 记 回头 岩礁 造 礁石 珊瑚 移植 的 初步 研究 、 FEE BER HE (中 国 科学 院 南 海 海洋 研究 所 ,广州 ”510301) 摘要 ”在 对 现存 群落 结构 的 现状 和 动态 进行 研究 的 基础 上 ,1994 年 12 月 在 海南 三 亚 放 回 头 珊瑚 礁 自 然 保 护 区 约 2000 m2 面积 的 海区 内 ,从 邻近 礁 体 上 选择 移植 了 造 礁 石 珊瑚 14 B30 种 共 200 个 群体 。 移 植 后 22 个 月 ,43 个 珊瑚 群体 死亡 或 失踪 ,其 余 157 个 群体 正常 生长 , 平 均 成 活 率 为 78.50% 。 本 文 对 移植 后 死亡 群体 的 死亡 原因 进行 了 分 析 ,为 今后 进一步 改进 造 礁石 珊瑚 的 移植 技术 提供 依据 。 KH LZAAFR BRAM ”移植 Sl. a 近 十 几 年 以 来 ,海洋 环境 的 日 益 恶 化 , 蓝 色 沙漠 中 的 绿洲 -珊瑚 礁 生 态 系统 退化 加 剧 的 趋 热 已 引起 全 球 广泛 的 关注 。199596 年 ICRI (Internatioanal Coral Reef Initiative) 工 作 组 在 提交 联 合 国 持续 发 展 委 员 会 (UN Commission on Sustainable Development) 的 调查 报告 中 指出 : 受 人 类 活动 的 影响 ,世界 珊瑚 礁 正 处 在 万 分 危急 的 关头 ,10% 已 完全 被 席 ,更 多 的 珊瑚 礁 受 严 重 威胁 ; 如 不 及 时 采取 有 效 的 恢复 保护 措施 ,目前 幸存 的 大 多 数 也 将 难 逃 脱 灭 绝 的 厄运 。80 年 代 以 来 ,在 我 国 珊瑚 礁 的 重要 分 布 区 的 海南 , 随 着 沿海 地 区 的 迅速 发 展 , 珊 瑚 礁 生 态 系统 受 人 为 破 坏 的 程度 更 令 人 忧虑 。 据 最 近 的 调查 ,海南 岛 沿 海岸 礁 的 活 珊瑚 比 60 年 代 减 少 了 95% ; 由 于 缺乏 科学 的 管理 保护 措施 ,即使 在 三 亚 珊 瑚 礁 自然 保 护 区 ,也 有 约 50% 的 石 珊瑚 种 类 已 发 生 区 域 性 绝 灭 。 如 何 促进 退化 珊瑚 礁 生 态 系统 的 恢复 ,将 是 珊瑚 礁 科 学 领域 一 个 长 久 的 热点 问题 。 在 绝 大 多 数 情况 下 ; 造 礁石 珊瑚 是 珊瑚 礁 生 态 系统 中 的 “框架 "群落 ,珊瑚礁 生态 系统 的 恢复 也 首 ” 先 从 造 礁石 珊瑚 的 重新 生长 发 育 开 始 。 有 关 造 礁石 珊瑚 移植 的 试验 研究 已 在 世界 各 地 多 次 开 展 过 ,学 者 们 的 研究 也 表明 移植 造 礁石 珊瑚 是 促进 被 破坏 珊瑚 礁 恢 复 的 重要 措施 。 然 而 ,从 已 发 表 的 研究 报告 中 可 以 看 出 ,以 往 同 类 研究 往往 有 以 下 不 足 之 处 :为 移植 而 移植 ,对 试验 区 原 有 的 珊瑚 群落 缺乏 了 解 ; 在 对 移植 种 类 和 地 点 的 选择 上 缺乏 依据 , 带 有 盲目 性 ; 很 少 考虑 不 同 种 类 的 石 珊 瑚 对 栖息 生境 要 求 的 差异 。 因 此 ,移植 珊瑚 的 成 活 率 较 低 ,一 般 在 50% 左 右 或 更 低 ; 此 外 ,由 于 对 移植 区 原 有 造 礁石 珊瑚 群落 缺乏 应 有 的 了 解 ,从 试验 结果 中 所 能 了 解 的 主 要 是 从 异地 移植 的 珊瑚 能 否 在 另 一 礁 体 正常 生长 ;而 对 于 如 何 促 进退 化 珊瑚 礁 生态 系统 的 恢 复 , 仅 能 提供 十 分 有 限 的 生长 数据 ,难以 为 提出 有 效 的 珊瑚 礁 恢复 措施 提供 必需 的 理论 和 实践 依据 。 本 项 研究 较 以 往 的 同类 研究 有 所 创新 之 处 在 于 :我 们 关注 的 不 单 是 移植 的 珊瑚 能 否 正常 生长 ,而 是 更 多 地 着 眼 于 促进 造 礁 石 珊 瑚 在 群落 整体 水 平 上 的 恢复 。 在 本 项 试验 研究 开始 之 * 国家 科 委 基础 课题 PD-85-31-09 的 部 分 研究 内 容 « 206 « 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 前 ,作者 首先 对 移植 试验 区 原 有 的 石 珊瑚 群落 结构 的 过 去 、 现 状 及 动态 进行 了 调查 研究 ,并 对 受 破 坏 后 造 礁石 珊瑚 群落 的 自然 恢复 过 程 进行 了 分 析 和 预测 。 试 验 中 把 从 以 上 研究 得 出 的 认 ， 识 为 理论 依据 ,进行 移植 种 类 和 地 点 的 选择 ,同时 还 改进 了 珊瑚 群体 与 移植 基 座 间 的 粘 接 技 ， 术 。 移 植 珊瑚 的 成 活 率 较 以 往 的 同类 试验 有 进一步 提高 ,为 将 来 开展 大 规模 移植 石 珊瑚 、 促 进 受 破坏 珊瑚 礁 生态 系统 恢复 、 提 高 近 岸 水 域 生产 力 及 建造 水 下 旅游 景观 打下 了 一 定 的 科学 基 础 。 Xl 鹿 回 头 岸 礁 造 礁石 珊瑚 移植 的 试验 结果 移植 种 类 试验 结果 成 活 率 生长 率 属 种 总 数 成 活 数 (%) 人 死亡 数 死亡 原因 Acropora A. brueggemanni 6 5 83.33 85.20 1 WwW A. corymbosa 6 75.00 6 4.46 2 Bc A. humilis 6 4 66.67 13.62 2 WwW A. prostrata 8 6 75.00 87.32 2 WwW Monitipora M. cristagali 6 3 50.00 25.80 3 (G; M hispida 6 4 66.67 36.18 2 B M. sinensis 8 6 75.00 31.40 2 Cc Pavona P. frondifera 4 2 50.00 21.68 2 B Turbinaria T . peltata 6 5 50.00 36.10 3 B Cyphastrea C. serallia 4 4 100.00 4.43 0 Favia F. matthaii 6 6 100.00 8.67 0 下 . palauensis 8 7 87.50 8.21 1 Cc F . speciosa 6 6 100.00 9.50 0 Goniastrea G. aspera 4 4 100.00 6.01 0 G. pectinata 8 i) 87.50 SZ 1 Cc G. retiformis 6 4 66.67 4.69 2 Cc G. yamanari 8 6 75.00 7.06 2 WwW Hydnophora H. microconos 4 3 75.00 9.72 1 B Platygyra 卫 . crosslandi 8 7 87.50 8.68 1 i |e P. gracillis 6 5 83.33 11.20 if! W P. rustica 4 3 75.00 6.14 1 W Galazea G. fascicularis 8 6 75.00 8.26 2 c G. lamarck 8 6 75.00 9.35 8 Cc Pocillopora P.. damicornis 12 10 83.33 69.41 ya C,W P. ligulata a 3 75.00 71.50 1 WwW Porites P. andrewsi 6 6 100.00 18.32 0 P.. iwayamaensis 10 8 80.00 15.30 Zz Cc P. lutea 10 9 90.00 7.38 1 CE Goniopora G. duofasciata 8 6 75.00 34.00 2 W Psamocora P.. contigua 4 2 50.00 6.47 2 B 总 计 0 * 由 于 移植 基 座 翻 倒 造成 的 死亡 ,以 W 表示 ; 移植 珊瑚 群体 脱离 基 座 , 以 C 表示 ; 移植 珊瑚 群体 仍 在 基 座 上 ,但 已 死 CU BRA 2 材料 与 方法 本 项 试验 研究 于 1994 年 12 月 ,在 三 亚 鹿 回 头 珊瑚 礁 自然 保护 区 的 封闭 观测 区 内 进行 (图 1) ,移植 观测 水 域 面积 约 2000 m2。 试验 前 对 珊瑚 礁 不 同 地 段 的 理化 环境 特征 进行 了 调查 分 作 , 按 不 同 地 段 受 破 坏 的 程度 选择 合适 的 地 点 ,移植 已 发 生 区 域 性 绝 灭 的 种 类 根据 种 间 联 结 于 登 攀 等 :三亚 鹿 回 头 岸 礁 造 礁石 珊瑚 移植 的 初步 研究 = SEO > 关系 和 种 群 的 空间 分 布 格局 进行 不 同 种 类 的 珊瑚 移植 时 的 物种 配置 ; 同时 参考 群落 演 蔡 过 程 牛 优 势 类 群 间 的 更 蔡 关 系 ,移植 或 补充 相应 阶段 的 优势 种 ,避免 移植 即将 被 更 蔡 的 种 类 。 试 验 步骤 如 下 : 2.1 制作 国定 基 座 ”材料 为 普通 硅 酸 盐水 泥 , 中 间 置 人 钢筋 及 铁丝 框 起 加 夯 作 用 。 基 座 为 50 cm X50 cmX 10 cm 的 方形 ,中 间 预 留 直径 为 15 cm 的 圆 孔 以 备 植 人 珊瑚 用 。 试 验 共 使 用 水 泥 基 座 200 块 , 另 还 制 作 了 同样 尺寸 但 中 间 未 留 贺 孔 的 水 泥 板 50 块 用 于 对 比 。 各 基 座 均 编 号 。 2.2 采集 珊瑚 移植 的 珊瑚 采 自 邻近 的 白 排 和 小 东海 , 共 采 集 珊 珊 14 属 、30 种 ,各 个 种 的 移植 群体 数量 详 见 表 1。 为 防止 珊瑚 因 出 水 时 间 过 长 而 造成 死亡 ,采集 的 珊瑚 块 先 集中 放置 在 封闭 观测 区 的 海水 中 , 随 用 随 取 。 2.3 BiH HA 首先 配制 水 下 胶粘剂 ， 再 按 水 泥 、 沙 \ 水 胶粘剂 以 1:2.5:0.4:0.4 的 比例 ( 均 为 重量 比 ) 混 合 ARIE HH 块 用 胶粘剂 固定 在 基 座 上 预 留 的 圆 孔 中 , 静 置 约 30 分 钟 。 感 觉 胶粘剂 变 硬 时 , 立 即 放 到 移植 观测 区 中 的 计划 地 上 点。 移植 的 珊瑚 按 垂 直 于 岸 线 的 直线 方向 分 4 列 放 图 1 三 亚 鹿 回 头 岸 礁 珊瑚 移植 试验 区 位 置 示 意图 5 ie Sanya Bay 置 , 列 与 列 之 间 间 隅 约 4 m。 每 列 按 2 m 间隔 各 放置 珊瑚 50 块 。 另 按 同样 间隔 放 人 工 列 (50 块 ) 空 白水 泥 板 ,作为 对 照 组 。 3 结果 与 讨论 3.1 结果 根据 95 年 10 月 和 96 年 10 月 的 观测 ,结果 统计 总 结 于 表 1。 截 至 1996 年 10 月 ,移植 的 - 208 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 200 个 珊瑚 群体 中 43 个 死亡 或 丢失 , 另 157 个 生长 正常 。 移 植 成 活 率 为 78.50% 。 调 查 中 测 量 了 存活 的 群体 的 线性 生长 率 (LGR :linear growth rate) : Dae L,- Ly (1) 式 (1) 中 Lo 和 L, 分 别 是 1995 年 10 月 和 1996 年 10 月 珊瑚 群体 的 最 大 长 度 。 结 果 表 明 ,移植 珊瑚 与 自然 生境 中 的 珊瑚 的 生长 率 基 本 上 没有 明显 差异 。 #2 移植 到 鹿 回 头 岸 礁 22 个 月 后 石 珊瑚 的 死亡 群体 数 统计 非 生物 学 原因 珊瑚 脱落 (C) 基 座 翻 倒 (W) 死亡 群体 数 19 13 11 占 比例 (% ) 44.19 30.23 25.56 3.2 讨论 据 现 场 观 察 所 见 ,移植 珊瑚 的 死亡 有 以 下 3 种 情况 ; (1) 水 泥 基 座 仍 在 原来 的 位 置 ,但 移植 的 珊瑚 已 不 在 基 座 上 ,此 类 移植 失败 的 原因 显然 是 因为 珊瑚 和 基 座 的 连结 不 牢固 ( 表 1 中 以 C 表示 )。 (2) 现场 观测 到 移植 用 的 水 泥 基 座 由 于 波浪 冲击 而 翻 倒 , 移 植 珊瑚 的 残 赎 尚 固定 在 基 认 上 ( 表 1 中 以 W 表示 )。 推 测 死 亡 主要 是 基 座 翻 倒 后 泥 沙 洪 塞 以 及 光照 条 件 差 所 造成 的 ， (3) 水 泥 基 座 仍 在 原来 的 位 置 ,上 且 移 植 珊瑚 也 在 基 座 上 ,这 种 死亡 原因 应 主要 是 生物 学 方 面 的 ,如 移植 群体 不 适应 移植 区 的 小 生境 ,或 因 移植 时 的 损伤 造成 的 病害 等 ( 表 1 工 中 以 也 表 i) 以 上 3 类 原因 造成 的 移植 珊瑚 死亡 分 别 占 死亡 珊瑚 总 数 的 44.19% , 30.23% FO 25.58% ( 表 2)。 其 中 ,由 于 非 生物 学 原因 造成 的 死亡 合计 占 74.42% ,而 在 1994 年 12 月 至 1996 年 10 月 的 22 个 月 的 观测 期 间 ,移植 试验 区 经 历 了 风力 11 一 12 级 的 台风 有 4 次 之 多 。 移 植 基 座 翻 倒 和 珊瑚 从 基 座 上 脱落 绝 大 多 数 发 生 在 较 浅 的 水 域 (< 2 m) ,主要 是 由 于 台风 引起 的 波浪 冲 击 造 成 的 。 这 也 是 国外 进行 的 珊 现 移植 中 同样 遇 到 的 一 个 主要 问题 。 由 此 可 见 , 把 移植 珊 表 放置 在 波浪 作用 较 小 的 水 域 , 或 增加 移植 基 座 的 重量 以 增强 抵抗 波浪 冲击 的 能 力 ,都 有 助 于 提 高 移植 珊瑚 的 成 活 率 。 表 1 中 归 类 为 生物 学 原因 造成 死亡 的 移植 珊瑚 群体 占 死 亡 总 数 的 25.58% , 远 低 于 因 徘 生物 学 因素 造成 的 死亡 率 。 同 时 ,我 们 注意 到 与 这 些 死亡 群体 同 种 的 其 余 群 体 却 能 够 在 类 似 的 小 生 阐 中 正常 生长 ,而 且 这 部 分 死亡 的 珊瑚 的 形体 多 为 易 断 的 分 枝 状 ; 有 鉴于 此 , 似 可 认为 本 项 研究 中 对 种 类 和 地 点 的 选择 是 合理 的 ,它们 死亡 的 主要 原因 可 能 不 在 于 对 移植 区 的 小 条 帝 的 个 适应 ,而 是 因 移 植 搬运 时 受 损伤 ,移植 时 出 水 时 间 过 长 ,或 由 此 引起 的 病害 等 造成 的 此 类 珊瑚 的 移植 应 注意 避免 础 撞 发 生 断 裂 ,并 尽 可 能 缩短 在 空气 中 暴露 的 时 间 。 在 移植 组 列 的 实 跨 中 ,目前 尚 没有 可 完全 在 水 下 使 用 高 效 的 胶粘剂 。 研 制 效能 更 好 的 水 下 胶粘剂 ,缩短 移植 玫 瑚 与 基 座 间 固化 的 时 间 ,抵御 波浪 的 冲击 ,同时 要 求 对 珊瑚 无 毒 ,是 人 工 骼 瑚 移植 中 前 全 改进 的 一 项 重要 技术 。 这 项 技术 对 降低 以 上 两 类 原因 造成 的 移植 珊瑚 死亡 率 都 有 益处 、 生物 学 原因 (B) 于 登 攀 等 :三亚 鹿 回 头 岸 礁 造 礁石 珊瑚 移植 的 初步 研究 “ 209, * A PRELIMINARY STUDY ON HERMATYPIC CORAL TRANSPLANTATION ON LUHUITOU FRINGING REEF ,SANYA Yu Dengpan, Zou Renlin, Huang Hui (South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510301) Hermatypic coral transplantation was conducted on Luhuitou fringing reef, Sanya, Hainan in December , 1994, based on the studies on the present community structure and dynamics of the ex- isting corals.200 colonies belonging to 14 genera,30 species were selected from nearby reefs and transplanted to Sanya Coral Reef Nature Reserve within an area about 2000 m*. After 22 months, 43 colonies died or were lost, the rest 157 grew well, with average survival rate being 78.50%. Reasons for the death of the transplanted corals were analyzed to provide a basis for the improve- ment of the technology of coral transplantation. Key words: Luhuitou fringing reef, Hermatypic coral, Transplantation 710 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 UL。 ereeeeeerermrrereIIIIP CPP 纤维 素 酶 产生 菌 的 多 样 性 EXH HSK ARK (齐齐哈尔 师范 学 院 生物 系 , 齐 齐 哈 尔 161006) 摘要 ”本文 从 纤维 素 酶 产生 菌 的 物种 生态 、 生 理 特 征 的 多 样 性 及 其 产物 纤维 素 酶 的 种 类 、 组 分 、 分 布 和 基因 的 多 样 性 两 个 侧面 论述 了 纤维 素 酶 产生 菌 的 多 样 性 ,并 对 纤维 素 酶 产生 菌 的 研 究 策 略 进 行 了 探讨 。 关键 词 ”纤维 素 酶 产生 菌 ”纤维 素 酶 ”多 样 性 纤维 素 是 所 有 植物 的 主要 组 分 ,构成 了 植物 干 物 质 的 1/3 一 2/3 ,世界 上 纤维 素 的 年 产量 估计 可 达 4x10" t (Pierre Beguin,1990) ,因而 ,纤维 素 是 世界 上 最 丰富 而 又 不 断 新 生 的 资源 ， 有 取 之 不 尽 ,用 之 不 竭 的 特点 。 然 而 ,这 种 资源 的 大 部 分 现在 是 作为 废物 而 被 抛弃 掉 。 在 自然 Fp ,这些 “废物 "是 通过 纤维 素 分 解 菌 , 即 能 产生 纤维 素 酶 的 微生物 将 其 自然 分 解 的 。 因 而 ， 对 这 类 微生物 的 种 群生 态 、 生 理 特征 .遗传 育种 以 及 它们 所 产生 的 纤维 素 酶 的 种 类 、 组 分 、 分 a i i 布 、 基 因 等 的 全 面 了 解 , 对 于 挖掘 纤维 素 酶 产生 菌 的 资源 ,充分 利用 纤维 素 这 一 丰富 的 资源 是 十 分 有 益 的 。 1. 纤维 素 酶 产生 菌 的 多 样 性 1.1 纤维 素 酶 产生 菌 的 物种 多 样 性 能 够 产生 纤维 素 酶 ,分 解 纤 维 素 的 微生物 主要 存在 于 真菌 (fungi)、 放 线 菌 (actino- — mycetes) 粘 4 fA ( myxobacteria ) 和 细菌 (true bacteria) 这 几 大 类 和 群 中 (Tor-Magnus Enari, 1983) , i T 47 个 属 80 多 个 种 能 产 纤 维 素 酶 的 微生物 。 在 荒 开 基 夫 的 基础 上 ,作者 对 近 几 年 所 报导 的 产 纤维 素 酶 的 微生物 ,做 了 大 致 的 统计 ,并 对 荒 开 基 夫 所 列 出 的 微生物 做 了 部 分 补 充 ,其 结果 见 表 1。 从 表 1 可 见 ,能 产 纤 维 素 酶 的 微生物 的 种 很 多 , 仅 产 纤维 素 酶 的 真菌 就 已 多 达 68 个 属 。 但 是 ,由 于 产 纤维 素 酶 的 微生物 种 之 多 ,加 之 , 近 几 年 来 人 们 对 纤维 素 酶 产生 菌 的 研究 越 来 越 重视 ,有 关 报 导 越 来 越 多 ,详尽 地 列 出 纤维 素 酶 产生 菌 的 种 不 是 一 件 容 易 的 事情 ,Tor-Magnus ， Enari 认为 详尽 列 出 所 有 纤维 素 分 解 的 真菌 都 是 不 可 能 的 (Tor-Magnus Enari,1983) ,因此 , 表 1 所 给 出 的 种 只 能 是 一 个 粗略 的 统计 ,这 一 点 也 正在 是 纤维 素 酶 产生 菌 物种 多 样 性 的 一 个 体 现 。 1.2 纤维 素 酶 产生 菌 生 理 生 化 特征 的 多 样 性 从 形态 上 看 ,纤维 素 酶 产生 菌 是 多 种 多 样 的 ,在 细菌 中 ,有 杆菌 (如 Bacillus sp.) RW ( Micrococcus roseus ) I FA (40 Cellvibra sp.) ,另外 ,在 产生 色素 与 否 、 芽孢 的 有 无 ,鞭毛 及 着 生 方式 等 诸 方面 纤维 素 酶 产生 菌 都 有 其 代表 ;就 真菌 和 放 线 菌 而 言 , 几 乎 它们 的 所 有 形态 类 型 ， 在 纤维 素 酶 产生 菌 中 都 可 见 到 。 纤 维 素 56~55 酶 产生 菌 的 生理 生化 特征 多 样 性 与 其 形态 特 征 的 多 样 性 相 比 , 更 有 意义 ,因为 诸如 好 氧 或 厌 氧 中 温 菌 或 高 温 菌 等 特征 ,直接 关系 到 这 些微 生物 的 如 何 利 用 ,在 纤维 素 酶 产生 菌 中 ,有 的 是 好 氧 的 或 兼 性 厌 氧 的 ,有 的 是 厌 氧 的 ( 见 表 1); 平 文祥 等 :纤维 素 酶 产生 菌 的 多 样 性 ‘24 » 有 的 是 高 温 菌 ,如 Bacillus thermoalcaliphilus , Ananerocellum thermophilum . Clostridium thermocellum. Clostridium acetobutylium. Thermoactiomyees sp., Thermomonospora spp. \ Chaetomium cellulolyticum , Chaetomium thermophile, Humicola spp.. Sporotrichum spp. , Talaromyces spp. . Thermoascus , Thielaviaterrestris 等 ,有 的 是 中 温 菌 ;* 有 的 是 嗜 碱 的 (Sarkar， 1991; Nakai 等 ,1988 等 ), 有 的 菌 是 嗜 酸 的 (LdDuyA,1986)。 另 外 ,对 于 碳 源 的 利用 也 是 多 种 多 样 的 。 在 这 些 生理 特征 中 ,值得 一 提 的 是 真菌 的 厌 氧 性 问题 ,因为 厌 氧 真菌 的 研究 仅 是 近 些 年 来 才 开始 的 ,在 以 前 的 微生物 教科 书 中 ,认为 真菌 是 好 氧 或 兼 性 厌 氧 的 ,没有 厌 氧 的 ; 厌 氧 真 菌 的 纤维 素 酶 活力 很 强 ,并 且 厌 氧 真菌 具有 很 广泛 的 用 途 (Marcel ,1993); 到 目前 为 止 所 发 现 的 厌 氧 真菌 的 主要 特征 之 一 是 可 以 产生 和 分 泌 许 多 多 糖 降 解 酶 ,包括 纤维 素 酶 和 木 聚 糖 酶 ,也 可 以 说 所 发 现 的 厌 氧 真菌 都 是 纤维 素 酶 产生 菌 ,这 也 正 是 纤维 素 酶 产生 菌 的 生理 特征 的 多 样 性 的 一 个 方面 。 产 纤 维 素 酶 的 微生物 细菌 (好 氧 或 兼 性 厌 氧 ) Acidothermus Cellulolyticus Bacillus megaterium Bacillus thermoalcaliphilus Cellulomonas biazotea Cellulomonas flavigena “ Cellulomonas fimi Cellulomonas uda~ Celluibrio fulvus * Celluibrio givus * Celluibrio vulgris * Erwinia chrysanthemi Micrococcus roseus Pseudomonas fluorescens * Pseudomonas fulvus 4 i (RA) Acetivibrio cellulolyticus * Anaerocellum thermophilum Bacteroides cellulosolvens Butyrivibrio fibrisolvens * Cillabacterium cellulosolvens Clostridium acetobutylicum * Clostridium aldrichii * Clostridium cellobiaparum Clostridium cellulolyticum Clostridium stercorarium * Micromonospora bispora Micromonospora melanosporea Streptomyces albogriseolus Streptomyces antibioticus Streptomyces flavogriseus * Streptomyces lividans Streptomyces nitrosporeus Streptomyces reticuli Cytophaga johnsonae Cytophaga krzemieniewskae : . Acremonium sp. Agaricus bisporus * Clostridium thermocellum * thermocellaseum * thermohydrosulfuricum thermosaccharolyticum Fibrobacter succinogenes ( Bacteroides succinogenes ) Ruminococcus albus * Ruminococcus flavefaciens * Ruminococcus parvum “* Treponema bryantii * 放 线 菌 (好 氧 ) Streptomyces thermodiastaticus Streptomyces thermoviolaces * Streptomyces thermoviolaces var. Pingens Streptomyces xylophagus Thermoactinomyces sp. * Thermomonospora curvata * Thermomonospora fusca * Thermopolyspora sp. 粘 细菌 (好 氧 ) Sporocytophaga myxococcoides 真菌 (好 氧 ) Coriolus Versicolor Curvalara lunata 3 Allescheria terrestris Alternaria alternate * Arcyria ochroleuca Arthrographis sp. Aspergillus aculeatus * Aspergillus alleaceus Aspergillus carneus Aspergillus flavus * Aspergillus floetidus * Aspergillus fumigatus * Aspergillus japonicus Aspergillus niger“ Aspergillus oryzae" Aspergillus phoenicis Aspergillus quadricinctus Aspergillus saitoi * Aspergillus sojae * Aspergillus sydowiti Aspergillus terreus* Aspergillus wentii * Aureobasidium sp. Badhonia folicola Basidiomycetes oxiporus Botryodiplodia theobrormae * Botrytis cinerea Brettanomyces custersii Chaetomium cellulolyticum * Chaetomium globosum * Chaetomium thermophile* Chaetomium trilaterale Chrysonilia sitophila Cladosporium sp. Coprinus cinereus Penicillum decumbens Penicillum funiculosum * Penicillum iriensis Penicillum janthinellum Penicillum notatum Penicillum pinophium Penicillum purpurogenum Penicillum putpurogenum * Penicillum variable * Penicillum verruculosum * estalotiopsis westerdijkii versicolor * Phlebia radiata Phoma sorghina Pleurotus ostreatus 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 真菌 (好 氧 ) Didymium xanthopus Drechsiera rostrata Fuiligo septica Fusarium accuminatum Fusarium avenaceum “ Fusarium lini * Fusarium moniliforme * Fusarium oxysporum Fusarium solani * Ganoderma applanatum Geotrichum candidum Gliomastix murorum Glomus fasciculatum Glomus mosseae Humicola grisea Humicola grisea Humicola lanuginosa Hormiscium sp. Irpex lacteus* ( Polyporus tulipiferae ) Lentinus sp. Lenzites elegans Macrophomina phaseolima Myrothecium verrucaria “ Myceliophthora cellulophilum * Myceliophthora thermophila Mycosphaerella pinodes Mucorpusillus sp. Neurospora crassa Neurospora sitophila Pellicularia filamentosa* Penicillum camemberti Penicillum citrium Robillarda sp. Schizophyllum commune * Sclerotium rol fsii * Scytaliclium acidophilum Scytaliclium lignicola Sporotrichum cellulophilum Sporotrichum dimorphosporum * Sporotrichum pruinosum * ( Chrysosporium pruinosum ) Chrysosporium pulverulentum * ( Chrysosporium lignorum Phanerochaete ch rysosporium ) Phanerochaete thermophile Stemoitis oxifera Talaromyces emersonii * ( 续 表 ) 平 文祥 等 :纤维 素 酶 产生 菌 的 多 样 性 4 23， ( 续 表 ) 真菌 (好 氧 ) Pleurotussafor-caju * Termictomyces clypatus * Polyporus schweinitzii * Thermoascus aurantiacus * Polyporusversicolor Thielavia terrestris * Poria placenta * Trametes sanguinea “ Pycnoporus cinnabarinus * Trichoderma aureoviride * Pycnoporus sanguineus Trichoderma harzianum Pyrenochaeta terrestris Trichoderma koningi ~ Pyricularia oryzae * Trichoderma longibrachiatum Rhizopus javanicus * Trichoderma pseudokoninggit Rhizopusoryzae : Trichoderma reesel * ( Trichoderma viride ) Zygorhynchus califormiensis Fil (RA) Neocallimastizx forntalis Orpinomyces bovis Neocallimastizx hurleyensis Orpinomyces joyonii Neocallimastix patriciarum Ruminomyces elegans Caecomyces communis Ruminomyces mucronatans Caecomyces equi Piromyces communis Piromyces dumbonica Piromyces mae Piromyces rhizinflata 带 * 者 , 均 引 自 荒 开 基 夫 的 报导 1.3 纤维 素 酶 产生 菌 生态 环 境 的 多 样 性 纤维 素 资源 是 最 丰富 的 ,纤维 素 物 质 的 分 布 非常 广泛 ,而 自然 界 中 ,纤维 素 物 质 又 是 靠 纤 维 素 酶 产生 菌 自然 降解 的 ,加 之 纤维 素 酶 产生 菌 又 具有 生理 特征 的 多 样 性 ,如 嗜 酸 、 嗜 碱 ,高 温 、 中温、 好 氧 \ 厌 氧 等 ,这 些 都 决定 了 纤维 素 酶 产生 菌 的 分 布 的 广泛 性 和 生态 环境 的 多 样 性 。 除 在 一 般 生 态 环境 中 ,如 大 田 土壤 河流 等 ,可 以 分 离 到 纤维 素 酶 产生 菌 外 ,在 一 些 特殊 生态 环 境 和 极端 的 生态 环境 下 ,也 有 纤维 素 酶 产生 菌 的 分 布 ,甚至 有 的 往往 是 优势 种 群 。Sarkar.A 在 Delhi 的 半 透 气 生态 中 ,从 高 等 白 蚂 蚁 大 量 出 没 的 土 丘 中 分 离 到 一 株 嗜 热 、 嗜 碱 的 纤维 素 分 解 新 菌 种 (Sark,1991), Rahmatullah 等 从 5 m 深 的 池塘 底部 分 离 到 了 厌 氧 的 纤维 素 分 解 菌 (Rahmatullah 等 ,1979) 。 堆 腐 是 一 个 复杂 的 有 多 种 微生物 参加 的 天 然 纤维 素 及 其 他 高 分 子 化 合 物 降解 的 生物 学 过 程 ,因此 , 它 是 纤维 素 酶 产生 菌 分 离 的 很 好 的 来 源 。 林 田 晋 策 等 从 发 酵 的 堆肥 中 分 离 到 一 株 能 在 高 温 厌 氧 条 件 下 分 解 纤维 素 生 产 酒精 的 Clostridium sp. AH-1, Wilem.H 从 用 于 生产 沼气 的 城市 固体 废物 处 理 器 中 分 离 到 了 10 株 专 性 厌 氧 的 、 分解 纤维 素 的 细菌 (Benoit 等 ,1992) 。 腐 烂 的 或 自体 发 热 的 秸 杆 堆 、 草 堆 \、 木材 碎 导 堆 等 也 是 纤维 素 酶 产 生 菌 的 很 好 的 来 源 。 人 们 从 腐烂 的 稻草 、 自 体 发 热 的 木材 碎片 堆 (Grajek,1988)、 腐 朽 的 木材 (Leal,1944) 等 生境 中 都 分 离 到 了 纤维 素 酶 产生 菌 。Sharma 等 对 森林 枯 枝 落叶 层 细菌 组 成 进 行 了 研究 ,认为 纤维 素 分 解 菌 Cytophaga 和 Cellulomonas 的 12 个 菌株 ,是 参与 降解 作用 的 主 要 细菌 (Sharm 等 ,1992 ) Vancouver et al. 对 海洋 纤维 素 酶 产生 菌 进 行 了 调查 。 发 现 As- comycetes , Basidiomycetes 和 Deuteromycetes 中 的 40 个 海洋 真菌 种 ,具有 一 定 的 产 纤 维 素 酶 的 能 力 (Vancouver 等 ,1992) 。 从 棕 桐油 厂 的 残 河和 流出 物 (Prasertsan 等 ,1992 ) 和 大 豆油 厂 、 芝 4 麻油 厂 和 酿酒 厂 的 废弃 物 (Tan 等 ,1986) 中 也 分 离 到 了 产 纤维 素 酶 的 真菌 。Tikhomirov 等 从 温泉 中 ,分 离 到 了 一 种 极端 嗜 热 厌 气 性 细菌 (AmzaeroceZ/uzz thermophium ) ,并 对 其 所 产生 的 高 “ 度 热 稳定 的 纤维 素 酶 进行 了 研究 (Tikhomirov 等 ,1992) ; Shiang 等 从 黄石 国立 公园 的 温泉 中 分 离 到 了 纤维 素 酶 产生 菌 (Shiang 等 ,1990) ,Ivarson 等 从 铀 矿 的 酸 水 中 (PH2 ) 4 2 7 BR | 性 纤维 素 分 解 菌 。 此 外 ,人 们 埃 高 等 蚂蚁 的 消化 道 (Paul.J. , 1993) 5 BO 8 EH BE Ze BY 3 HB (Marcel, 1993). EE HB (Garcia-Garrido,1992) BRM th BA Ht H (Nitharwal 4 , 1991). BE 的 柠檬 (Davis 等 ,1987) 等 生境 中 都 分 离 到 纤维 素 酶 产生 菌 。 从 特殊 生境 和 极端 生境 中 分 离 纤 维 素 酶 产生 菌 ,是 非常 有 意义 的 ,因为 它们 所 产生 的 酶 在 特殊 条 件 下 具有 稳定 性 ,并且 用 它们 进行 发 酵 生 产 时 ,往往 不 容易 污染 。 1.4 遗传 操作 技术 (genetic manipulation) 的 应 用 丰富 了 纤维 素 酶 产生 菌 的 多 样 性 纤维 素 酶 产生 菌 的 遗传 育种 ,主要 是 通过 诱 变 ,原生 质 融 合 和 基因 操作 等 方式 进行 的 。 到 目前 为 止 ,主要 还 是 通过 随机 诱 变 ,来 选择 纤维 素 酶 超 产 变 体 和 对 分 解 代 谢 产物 不 敏感 的 突变 {& (Durand 等 ,1988; Pierre Beguim,1990) ,并 且 ,这 种 手段 在 T. reesei 中 ,收效 最 大 ,已 获得 了 非常 高 的 纤维 素 酶 生产 菌 (T. reesei CL8417)。 用 原生 质 体 融合 育种 也 取得 了 一 定 的 进展 (Sandhu. 等 ,1992)。 在 基因 操作 方面 ,许多 纤维 素 酶 产生 菌 的 一 些 产 酶 基因 已 经 克隆 (Val- maseda 等 ,1992; Mosolova 等 ,1993; Org 等 ,1993; Sharp 等 ,1992; Wood. ,1992) ,并 在 不 产 纤维 素 酶 的 S. cerevisiae E. coli. Lactobacillus planturum , Klelosiella oxytoca 等 中 表达 ,从 而 丰富 了 纤维 素 酶 产生 菌 的 多 样 性 。 2 纤维 素 酶 的 多 样 性 纤维 素 酶 产生 菌 是 通过 所 产生 的 纤维 素 酶 对 纤维 素 进 行 分 解 的 ,因此 ,纤维 素 酶 的 多 样 性 ,也 是 纤维 素 酶 产生 菌 的 多 样 性 的 一 个 侧面 。 2.1 酶 种 类 的 多 样 性 能 够 降解 结晶 纤维 素 的 所 有 微生物 都 分 泌 或 多 或 少 的 复合 的 纤维 素 酶 系 , 这 样 的 酶 系 由 许多 特异 性 不 同 、 作 用 方式 不 同 的 酶 所 组 成 ,它们 协同 作用 ,分 解 纤维 素 (Pierre Beguin, 1990). | 对 于 真菌 来 说 ,水 解 结晶 纤维 素 至 少 需要 3 种 酶 的 协同 作用 , 即 内 切 1.4-8B-D- 葡 聚 糖 酶 (EC3.1.1.4, CMCase)、 外 切 1. 4-B-D- 葡 聚 糖 酶 (EC3.2.1.91 通常 称 为 纤维 三 糖水 解 酶 。 CBHs) 和 B-.D- 葡 萄 精 背 酶 (EC3.2.1.21)。 对 于 细菌 来 说 ,所 有 纤维 素 分 解 菌 都 合成 内 切 葡 聚 糖 酶 和 B- 葡 萄 糖 背 酶 或 纤维 二 糖 磷酸 化 酶 (William 等 ,1991), 具 有 外 切 葡 聚 糖 酶 (CBE) 的 种 窗 密 无 几 (Creuzet 等 ,1984) 。 在 不 同 的 微生物 种 中 ,往往 并 不 是 这 几 种 酶 都 存在 的 ,即使 都 存在 的 话 , 各 种 酶 的 酶 活 也 是 有 很 大 差异 的 ,例如 : Trichoderma reesei 是 最 好 的 纤维 素 酶 产生 菌 ,但 是 它 的 G- 7 4a BE EF BB 酶 活 却 很 低 , 1 Aspergillus 的 B- 葡 萄 糖苷 酶 酶 活 却 很 高 (Sheldom,1987) ,并 且 两 种 不 同 来 源 的 酶 具有 协同 作用 。 这 就 暗示 了 ,在 自然 界 中 ,纤维 素 的 降解 不 仅 是 多 种 酶 的 协同 作用 ,往往 也 需要 很 多 种 微生物 的 协同 作用 。 2.2 酶 组 分 的 多 样 性 许多 研究 者 们 对 多 种 微生物 的 纤维 素 酶 系 进行 了 分 离 和 纯化 的 研究 (Tor Magnus Enari， 1983; William,1991; 王 沱 等 ,1993 ; 那 安 等 ,198$; 曲 音波 ,1988) 。 研究 发 现 , 所 有 的 三 种 主 要 类 型 的 纤维 素 分 解 酶 都 含有 多 种 组 分 ,不 同 微生物 所 有 的 组 分 不 同 , 同 种 微生物 的 各 种 组 分 平 文祥 等 :纤维 素 酶 产生 菌 的 多 样 性 ~ 25 * 之 间 的 差异 主要 表现 在 分 子 量 酶 分 子 的 含 糖 量 、 等 电 点 \ 水解 能 力 等 方面 。 这 些 大 量 的 酶 蛋 白 的 存在 以 及 纤维 素 酶 的 比 活力 较 低 ,这 是 影响 纤维 素 酶 实际 应 用 的 重要 原因 之 一 。 2.3 酶 分 布 的 多 样 性 纤维 素 酶 存在 的 部 位 ,不同 微 生物 不 同 , 不 同 酶 组 分 存在 部 位 也 是 不 同 的 ,另外 还 受 营养 条 件 的 影响 。 范 桂 芳 等 研究 了 康 氏 木 酶 Cx 的 定位 ,发 现 Cx 酶 位 于 菌 丝 细胞 壁 的 表面 , 较 易 脱落 ;有 时 位 于 质 膜 内 侧 与 细胞 壁 之 间 ( 范 桂 芳 等 ,1986) ,等 研究 土 曲 酶 发 现 Cx 酶 位 于 细胞 BET. Nolan 等 研究 绵 酶 的 B-1.4- 葡 聚 糖 酶 位 于 高 尔 基 体液 泡 周 围 、 质 膜 与 细胞 壁 之 间 以 及 细胞 壁 的 表面 。Yamane & M 3256 (7 BA ( Psedudomonas fluorecens var. cellulosa ) 分 离 了 3 个 纤维 素 酶 组 分 ,c 位 于 细胞 的 周 质 而 A 和 B 主 要 位 于 胞 外 和 培养 基 中 。Berg 在 研究 深 黄 纤维 弧 菌 时 发 现 纤 维 素 酶 的 部 位 与 生长 的 碳 源 有 关 , 生 长 在 有 葡萄糖 和 纤维 二 糖 的 培养 基 时 ， CMCase 几乎 都 在 胞 内 ,生长 在 有 纤维 素 时 则 有 较 多 的 酶 在 胞 外 。 了 解 纤 维 素 酶 的 存在 部 位 ， 对 于 生产 纤维 素 的 酶 工艺 具有 参考 价值 。 2.4 酶 基因 的 多 样 性 纤维 素 酶 具有 多 样 性 ,造成 这 种 多 样 性 的 一 个 原因 是 翻译 后 的 修饰 作用 ,例如 糖 基 化 或 蛋 白 酶 解 , 另 一 个 原因 就 是 其 酶 基因 本 身 的 多 样 性 。 到 目前 为 止 , 所 研究 的 真正 分 解 纤 维 素 的 微 生物 都 含有 一 系列 的 酶 基因 。 不 同 种 间 纤 维 素 酶 基因 不 同 , 例 如 :C. 友 ermocellxu 最 少 有 15 个 EG 基因 ,2 个 木 聚 糖 酶 基因 的 2 个 8B- 葡 萄 糖苷 酶 基因 ,而 另 一 个 与 它 非 常 相 似 的 嗜 热 Clostridium sp. 却 仅 含 有 4 个 EG 基因 ,1 个 有 B- 葡 萄 糖苷 酶 基因 和 2 个 木 聚 糖 酶 一 外 切 葡 聚 酶 基因 ,并 且 两 个 种 之 间 基 因 的 限制 性 酶 切 图 也 不 同 (Pierre Beguin,1990); 同 种 不 同 株 间 ,纤维 素 酶 的 基因 也 不 同 ,例如 : Ruminococcus albus 8 有 10 个 不 同 EG 基因 R. albus SY3 有 2 个 EG #4 ,R.albus AR67 有 3 个 EG 基因 ,R.alpxus AR68 4 1%, F. albus F-40 有 1 个 EG 基因 ;另外 ,基因 的 多 样 性 还 体现 在 同 源 基 因 的 位 置 ,内 含 子 的 数量 和 大 小 等 方面 的 不 同 (Pierre Beguin ,1990 ) 。 3 关于 纤维 素 酶 产生 菌 的 研究 策略 3.1 纤维 素 是 地 球 上 最 丰富 的 资源 ,能 利用 纤维 素 的 微生物 又 具有 物种 的 多 样 性 和 分 布 的 广 泛 性 ,生态 的 多 样 性 ;现在 发 现 的 产 纤 维 素 酶 的 微生物 ,与 其 自然 界 中 存在 的 相 比 , 差 的 还 很 县 KK , 仅 对 真菌 来 说 ,Tor-Mangus Enari 认为 研究 者 们 仅 选 择 出 了 很 少 的 种 类 (Tor-Magnus Enar- i,1983) ,由 于 选择 方法 的 改进 , 近 几 年 来 发 现 了 许多 能 产 纤 维 素 酶 的 微生物 ,有 的 是 新 属 种 甚 至 是 新 的 类 群 , 这 也 是 一 个 证 明 ; 虽 然 现 在 已 发 现 了 很 多 能 产 纤 维 素 酶 的 微生物 ,但 从 自然 界 中 分 离 和 选择 产 纤 维 素 酶 的 微生物 的 研究 ,与 其 人 们 对 木 霉 .曲霉 、 青 霉 等 这 些 已 证 明 产 酶 较 多 的 微生物 , 产 酶 条 件 \ 酶 系 、 育 种 等 诸 方面 的 研究 相 比 ,要 少 的 很 多 很 多 ;另外 ,虽然 , 像 里 氏 木 霉 这 样 的 菌 种 经 诱 变 等 手段 , 产 酶 水 平 不 断 提 高 ,但 这 种 改造 的 潜力 不 会 是 无 限 的 ,而 现在 新 从 自然 界 中 选择 出 的 微生物 ,就 产 某 种 纤维 素 酶 来 说 ,已 接近 或 达到 了 多 次 诱 变 后 的 木 霉 水 平 。 因 此 ,应 重视 纤维 素 酶 产生 菌 的 分 离 和 筛选 工作 ,丰富 纤维 素 酶 产生 菌 的 资源 和 基因 库 ， 为 诱 变 育 种 和 基因 工程 以 及 酶 的 研究 黄 定 基础 。 3.2 纤维 素 酶 产生 菌 具 有 物种 的 多 样 性 ,生态 环境 的 多 样 性 ,它们 所 产生 的 酶 也 具有 多 样 性 ， 并 且 是 协同 作用 的 ,对 自然 界 纤维 素 的 降解 ,微生物 之 间 也 具有 协同 作用 ,因此 ,应 加 强 纤 维 素 酶 产生 菌 生态 学 的 研究 ,为 纤维 素 酶 产生 菌 的 应 用 和 纤维 素 酶 的 生产 芮 定理 论 基 础 。 3.3 纤维 素 酶 产生 菌 具 有 生理 特征 的 多 样 性 ,它们 有 的 是 某 些 特殊 生态 环境 条 件 下 的 优势 菌 216 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 Be 有 的 存在 于 极端 环境 条 件 下 ,因此 ,应 加 强 对 极端 环境 条 件 下 和 特殊 环境 条 件 下 的 纯 维 台 酶 产生 菌 的 研究 。 同时 ,极端 环境 的 微生物 又 具有 许多 突出 的 特点 。 这 样 ,对 其 酶 学 \ 生 理学 的 研究 以 及 它们 应 用 的 研究 都 有 特殊 意义 。 并 可 促进 极端 环境 微生物 学 的 发 展 。 3.4 纤维 素 酶 具有 多 样 性 作用 的 协同 性 ,应 继续 加 强 对 酶 系 的 组 成 ,性 质 和 相互 关系 的 研究 ; 酶 基因 具有 多 样 性 ,应 加 强 研究 它们 的 调控 机 制 以 及 基因 多 样 性 原因 ;同时 ,还 应 继续 加 强 产 酶 条 件 的 研究 及 诱 变 、 融 合 \ 基 因 工程 育种 等 这 些 人 们 已 经 重视 的 研究 工作 。 参考 文 南 范 桂 芳 等 .1986. 康 氏 木 每 纤维 素 酶 系 中 C, 酶 的 定位 .微生物 学 报 .26(2):151- 153 荒 开 基 夫 等 .1988. 郭 维 列 译 .1989. 纤维 素 酶 研究 动向 .应 用 微生物 .5:19 — 22 那 安 等 .1985. 康 氏 木 每 AS3.4001 纤维 素 酶 系 的 研究 .微生物 学 报 .25(1):31 一 37 曲 音波 等 .1988. 斜 卧 青 霉 纤维 索 酶 系 的 酶 学 研究 .微生物 学 报 .28(2):121- 130 王 沁 等 .1993. 黑 曲霉 纤维 素 酶 系 中 内 切 b- 葡 聚 糖 酶 性 质 的 研究 .微生物 学 报 .33(6):439 — 445 Asguierl, E.R. et al.1992.Production and charaterization of extracellular cellulases from a thermostable Aspergillus sp. 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Biotech .30:165 — 183 DIVERSITY OF CELLULASE — PRODUCING MICROORGANISMS Ping Wenziang , Sun Jiangiu , Zhou Dongpo (Biology Department of Qiqihaer Teachers College, Qigihaer 161006) Discussed in this paper are the diversity of cellulase — producing microorganisms , including their diversity of species , of habitats and of physiological features, and the diversity of the type, the component and the locality of the cellulase which they produce . Some suggestions are pro- posed for the further study of cellulase — producing organisms. Key Words: Cellulase-producing microorganisms, Cellulase, Diversity Se 生物 多 祥 作 与 人头 = 一 RE 中 国 牧草 根 癌 菌 生 物 多 样 性 的 收集 、 保 藏 .评价 及 利用 Tet WR BRU EAR (中 国 农业 科学 院 土壤 肥料 研究 所 ,中 国 农业 微生物 菌 种 保藏 管理 中 心 , 北 京 100081) 摘要 我 国 是 草原 大 国 ,不 仅 有 丰富 的 植物 和 动物 资源 ,而 且 蕴藏 着 丰富 的 微生物 资源 。 保护 和 开发 利用 草地 微生物 资源 ,对 发 展 我 国 草地 畜牧 业 有 重要 意义 。 为 了 解决 我 国 大 面积 人 工 种 草 对 根瘤 菌 接 种 剂 的 需求 问题 ,中 国 农业 微生物 菌 种 保藏 管理 中 心 从 1981 年 开始 ,进行 中 国 豆 科 牧 草根 瘤 菌 资 源 收集 保藏. 评价 及 利用 研究 。16 年 来 从 20 个 省 、 自 治 区 50 多 个 县 采 集 根瘤 及 土 料 1000 多 份 , 获 原 始 分 离 物 3000 多 份 ,为 30 种 豆 科 牧 草 筛选 出 500 J HAR HB 优良 菌 种 ,通过 接种 效果 试验 ,示范 之 后 ,许多 菌株 已 在 全 国 大 面积 推广 应 用 。 累 计 接 种 面积 130 万 hm2。 这 些 菌 株 不 仅 是 我 国 豆 科 牧 草根 瘤 菌 接种 剂 生产 的 主要 菌 种 来 源 , 是 重要 的 微 生物 资源 ,也 是 我 国 草 地 生物 资源 多 样 性 的 重要 部 份 。 这 些 菌 种 资源 的 长 期 保藏 和 持续 有 效 的 利用 对 解决 我 国 大 面积 人 工 草 场所 缺乏 问题 已 经 起 了 重要 作用 。 大 部 分 菌 种 已 以 ACCC 编号 编 入 《中国 农业 菌 科目 录 》 和 《中 国 菌 种 目录 》。 其 有 关 信 息 已 存 入 《世界 菌 种 联合 会 国际 微生物 数据 中 心 》。 国 内 外 用 户 可 从 世界 计算 机 网 络 中 查询 。 关键 词 牧草 根瘤 菌 ”收集 保藏 评价 利用 氨 素 是 植物 生长 的 必需 元 素 。 氮 素 供应 不 足 是 我 国人 工 草地 建 植 中 的 一 个 很 普遍 的 问 题 。 但 是 ,依靠 化 学 肥料 来 解决 我 国 大 面积 人 工 草场 的 氮 缺 乏 问题 是 不 现实 的 ,也 是 不 经 济 的 。 众 所 周知 ,根瘤 菌 与 豆 科 植物 共生 固氮 能 把 空气 中 的 分 子 态 氮 转 化 为 植物 能 利用 的 氢 态 氮 。 人 工 接种 根瘤 菌 是 增强 豆 科 牧草 共生 固氮 作用 增加 氮 素 营养 和 提高 牧草 生长 量 的 有 效 措 施 。 我 国 是 草原 大 国 , 草 地 生态 类 型 多 ,不 仅 有 丰富 的 植物 资源 \ 动 物资 源 ;而 且 蕴 藏 着 丰富 的 微生物 资源 ,保护 和 开发 利用 草地 微生物 资源 ,对 发 展 我 国 草地 畜牧 业 有 重要 意义 。 为 了 解决 我 国 大 面积 人 工种 草 对 根瘤 菌 接 种 剂 的 需求 问题 ,农业 部 畜牧 兽医 司 早 在 1980 年 开始 立项 支 ， 持 中 国 农业 科学 院 土壤 肥料 研究 上 所、 中国 微生物 菌 种 保藏 中 心 进行 中 国 豆 科 牧草 根瘤 菌 资 源 WE ARI .评价 及 利用 研究 。16 年 来 微生物 菌 种 中 心 为 30 种 豆 科 牧草 筛选 出 500 株 根瘤 优 良 菌 种 。 通 过 接种 效果 试验 和 示范 之 后 ,许多 菌株 已 在 全 国 大 面积 的 推广 应 用 。 累 计 接 种 面 积 近 130 万 hm2。 这 些 菌 株 不 仅 是 我 国 豆 科 牧草 根瘤 接种 剂 生产 的 主要 菌 种 来 源 ,是 重要 微 生物 资源 ,也 是 我 国 草 地 生物 资源 多 样 性 的 重要 部 分 。 这 些 菌 种 的 长 期 有 效 保藏 和 持续 利用 对 解决 我 国 大 面积 人 工 草场 氨 缺 乏 问 题 已 经 起 了 重要 作用 。 1 牧草 根瘤 菌 资源 生物 多 样 性 收集 与 保藏 国外 畜牧 业 发 达 国家 播种 豆 科 牧草 时 普遍 进行 根瘤 菌 接 种 ,为 了 解决 本 国 豆 科 牧草 播种 对 根瘤 菌 的 需要 ,十 分 重视 根瘤 菌 资 源 的 收集 与 保藏 。 早 在 40 年 代 就 开始 有 计划 地 分 离 筛选 适 于 本 国 豆 科 牧草 应 用 的 根瘤 菌 。 许 多 豆 科 牧草 都 配备 有 与 之 相应 的 根瘤 菌 优良 菌 种 。 菌 种 资源 与 牧草 品种 资源 一 样 得 到 长 期 有 效 的 保护 和 持续 利用 。 我 国 大 规模 人 工种 草 起 步 较 晚 ,所 以 直到 1980 年 才 开 始 立项 进行 豆 科 牧草 根瘤 菌 优 良 菌 THRE: PHRRERAREWSHEN KR RR HRAA ae 种 筛选 及 利用 研究 工作 。 我 国 主 要 豆 科 牧草 有 几 十 种 ,根瘤 菌 优良 种 分 离 筛 选 工 作 量 很 大 。 16 年 来 ,中 国 农业 微生物 种 保藏 中 心 根瘤 菌 实 验 室 与 全 国有 关 省 、 自 治 区 、 县 ( 旗 ) 草 原 站 协 作 . 从 20 个 省 自治 区 的 50 多 个 县 ( 旗 ) 采 集 根瘤 及 土 样 1000 多 份 , 获 原始 分 离 物 3000 多 份 。 经 鉴定 和 筛选 获 共 生 固 氮 性 能 优良 的 根瘤 菌 菌 种 $561 株 。( 见 表 1) Hl ， 中国 豆 科 牧 草根 瘤 菌 资源 菌 种 名 称 寄生 植物 ies 采样 地 点 〈 株 ) REA AR te SAE Axa. RRMA. i atta 巴 252 海河 北山 东 、 新 疆 沙 打 是 根瘤 菌 Riizobi- 沙 打 旺 \ 达 乌 里 黄芪 .草木 棵 状 黄芪 \ 座 跨 黄芪 、 膜 革 内 蒙古 、 吉 林 、 河 北 、 河 南 、 um astragula adsurgens HE 50 陕西 北京 Pall iy 紫 云 英 根瘤 菌 Rhizobium astragula 紫 云 英 30 VW.) SI ge 南 、 四 川 sinicus L. = 8 ie Rhizobium trifolii =H A= 4=h MH BR=HM 70 ”广西 云南、 贵州 .甘肃 dangeard 羽 扁豆 根瘤 菌 ue Rhiobium lupinus 羽 局 豆 AD he Rhizobium legumin EGRET 10 ASA WER SHRM osarum 百 脉 根 根瘤 菌 人 Rhizobium loti jarvis 百 脉 根 . BM RABRE Dee AER ARS. BIL RB 内 蒙古 、 山 西 、 陕 西山 东 、 其 他 根瘤 菌 槐 、 银 合欢 、 金 合欢 .大 叶 相 思 、 黑 研 、 柱 花草 \ 山 蚂 蝗 、 135 “福建 广东、\ 海 南 、 广 西 、 北 大 辟 豆 、 山 笋 豆 、 田 其 鸡眼 草 . 野 大 豆 、 甘草 京 从 表 1 所 列 的 根瘤 菌 菌 种 类 寄主 植物 种 类 及 菌 种 分 离 的 采样 区 域 充 分 表明 我 国 牧草 根瘤 菌 资 源 的 生物 多 样 性 。 例 如 分 离 筛选 彰 蒋 根 瘤 菌 的 样品 就 是 从 内 蒙古 ` 黑 龙 江 甘肃 青海、 新 疆 、 河 北 和 山东 等 7 个 省 、 自 治 区 20S BH L2 AS 个 草木 标 品 种 中 采 瘤 分 离 得 到 的 。50 株 沙 打 旺 根瘤 菌 来 自 7 个 省 、 自 治 区 。 而 30 株 紫 云 英 根瘤 菌 来 自 6 个 省 自治 区 20 个 县 。 菌 种 来 源 的 广泛 性 ,使 我 国 目前 保藏 的 根瘤 菌 能 满足 各 种 主要 豆 科 牧草 对 根瘤 菌 的 需要 。 十 多 年 来 上 述 菌 种 资源 已 被 根瘤 菌 剂 生 产 厂 农业 院 校 和 科研 单位 广泛 采用 。 国 家 863 项 目 也 曾 采 用 其 中 的 一 些 菌 株 用 于 基因 工程 菌 的 研制 。 这 些 菌 种 已 成 为 我 国 豆 科 牧草 共生 固氮 研究 及 接种 剂 生产 的 主要 菌 种 来 源 。 将 作为 国家 重要 微生物 得 到 长 期 保护 。 这 些 菌 种 已 在 中 国 农业 微生物 菌 种 保藏 管理 中 心 人 库 保 藏 。 其 中 242 株 菌 已 以 ACCC 编号 编 人 1991 年 出 版 的 (中国 农业 菌 种 目录 》 和 1992 年 出 版 的 4 中国 菌 种 目录 》。 尽 管 我 国 牧草 根瘤 菌 资 源 生 物 多 样 性 收集 与 保藏 起 步 较 晚 ,但 十 多 年 来 ,我 们 的 工 作 进 展 很 快 , 有 关 菌 种 信息 已 进入 “世界 菌 种 保藏 联合 会 国际 微生物 数据 中 心 ", 国 内 外 用 户 都 可 以 通过 世界 计算 机 网 络 查询 我 国 主要 豆 科 牧草 根瘤 菌 的 有 关 数 据 。 +230 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 2 ”牧草 根瘤 菌 资源 的 评价 与 利用 豆 科 牧草 根瘤 菌 资 源 生 物 多 样 性 收集 与 保藏 ,为 我 国 豆 科 牧草 共生 固氮 研究 及 根瘤 菌 接 种 剂 生产 提供 了 菌 种 条 件 。 但 是 , 菌 种 资源 跟 牧 草 品 种 资源 .农作物 品种 资源 一 样 。 只 有 在 对 其 性 能 进行 研究 和 评价 之 后 才 有 可 能 得 到 充分 和 合理 利用 。 为 了 满足 我 国 大 面积 播种 豆 科 牧 草 对 根瘤 菌 接种 剂 的 需要 ,我 们 对 主要 豆 科 牧草 根瘤 菌 的 生产 性 能 进行 了 全 面 的 评价 。1981 一 1985 年 重点 对 沙 打 旺 根瘤 菌 和 三 叶 草 根瘤 菌 进 行 评价 和 利用 研究 ;1986 一 1990 4 XY Ee Ze 瘤 菌 、 红 豆 草 根瘤 菌 、 蒙 古 岩 黄芪 根瘤 菌 和 银 合欢 根瘤 菌 进 行 评 价 利用 研究 ;1991 一 1995 年 对 紫 云 英 根瘤 菌 、 柱 花草 根瘤 菌 、 小 冠 花 根 瘤 菌 、 胡 梳子 根瘤 菌 、 更 豆 根 瘤 菌 和 锦 鸡 儿 根 瘤 菌 进行 评价 利用 研究 。 除 了 在 温室 、 网 室内 进行 大 量 的 盆栽 接种 效果 试验 研究 外 ,还 在 全 国 60 个 县 进行 了 接种 效果 的 试验 \ 示 范 。 部 分 菌 种 生产 性 能 评价 结果 见 表 2。 表 2 几 种 根瘤 菌 的 结 瘤 及 增产 性 能 测定 种 名 称 沙 打 旺 根瘤 菌 A 7a He i 三 叶 草根 瘤 菌 KB RA 调查 项 目 1981~1985 4F = 1986 ~ 1990 4F = «1981~19854F 1991 一 1995 年 幼苗 接 A 76 66.4 87 99.3 oh Hl xt 照 43 38.4 25 13.8 率 (% ) 对 照 增加 77 79.2 248 619 根瘤 接 i 10.7 9.8 15 1395 数量 对 有 照 5:7 4.6 3 3.5 (个 / 株 ) 对 照 增 加 (% ) 88 11.3 400 286 植株 接 菌 8.6 10.3 6.3 aus 分 枝 对 照 7.8 7.8 3.6 2.3 (个 / 株 ) 对 照 增 加 (% ) 10 32 75 52 株 接 菌 25.5 25.3 22 60.7 高 对 有 照 1 21.9 14.3 48.5 (cm) 对 照 增 加 (% ) 68 16 54 25 产 草 量 接 菌 146 148.5 290 338 xt 照 92 116 175 251 kg/ i 对 照 增 加 (% ) 5955 23°: 66** aay *\* # # BRR DH 通过 多 年 的 对 菌 种 资源 的 研究 .试验 和 示范 ,为 菌 种 综合 评价 、 筛 选用 于 接种 剂 生产 的 优 良 菌 种 提供 了 大 量 的 数据 。 从 而 确定 了 当前 我 国 13 种 豆 科 牧草 根瘤 菌 接种 剂 的 生产 用 菌 。 见 表 3。 中 国 农业 微生物 菌 种 保藏 管理 中 心 每 年 向 根瘤 菌 生产 企业 提供 菌 种 。 1981 年 以 来 ， 全 国有 关 企 业 用 表 3 所 列 的 菌株 生产 根瘤 菌 接 种 剂 共 700 t, 可 供 133.3 万 hm2(2000 7a fa ) BC 草 接种 。 我 国 牧草 根 菌 资源 已 在 全 国 大 多 数 省 自治 区 推广 应 用 。 3 牧草 根瘤 菌 资源 收集 ,保藏 与 利用 的 建议 16 年 来 ,我 国 牧草 根瘤 菌 资 源 收 集 与 利用 研究 工作 取得 了 很 大 的 成 绩 。 但 与 畜 、 禽 和 牧 草 品种 资源 工作 相 比 有 很 大 的 差距 ,需要 继续 深入 研究 ,才能 使 牧草 根瘤 菌 资 源 生 物 多 样 性 得 到 有 效 的 保护 和 持续 利用 。 对 今后 工作 建议 如 下 3.1 开展 牧草 根瘤 菌 优良 菌 种 与 牧草 品种 共生 固氮 优良 组 合 研究 应 该 指出 ,在 表 3 列 出 的 根瘤 菌 接种 剂 生产 用 菌 是 在 当前 生产 条 件 下 为 目前 豆 科 牧 曹 唱 种 而 筛选 出 来 的 。 随 着 牧草 品种 的 更 新 和 生产 环境 条 件 变 化 ,这 些 菌 株 就 不 一 定 是 最 合适 的 T BRS : PB RI BE ee ER RR TPT RA A * 2 菌 种 ,到 那 时 就 应 该 从 现在 保存 的 其 他 菌株 中 筛选 与 新 品种 共生 固氮 最 佳 的 菌株 。 因 此 ,开展 牧草 根 瘦 菌 与 牧草 品种 共生 固氮 优良 组 合 研究 是 很 必要 的 。 表 3 豆 科 牧草 根瘤 菌 的 生产 用 菌株 根瘤 菌 剂 产品 名 称 wk 沙 打 旺 根瘤 菌 剂 ACCC13070 ACCC13071 ACCC13072 ACCC13073 ACCC13074 三 叶 草 根瘤 菌 剂 ACCC18016 ACCC18017 ACCC18002 首 蒂 根瘤 菌 剂 ACCC17512 ACCC17513 ACCC17517 ACCC17518 ACCC17519 柱 花 草根 瘤 剂 ACCC14070 ACCC14082 ACCC14096 8 F 8 ACCC16110 ACCC16101 ACCC16021 ACCC16113 ACCC16104 ACCC16106 紫 云 英 根瘤 菌 剂 ACCC13035 ACCC13047 百 脉 根 根瘤 菌 剂 ACCC18107 银 合欢 根瘤 菌 剂 ACCC19580 ACCC19581 ACCC19582 锦 鸡 儿 根 瘤 菌 剂 ACCC19640 ACCC19641 ACCC19647 胡 枝 子 根瘤 剂 ACCC14160 ACCC14161 ACCC14162 ACCC14163 小 冠 花 根瘤 菌 剂 ACCC19620 ACCC19625 红豆 草根 瘤 菌 剂 ACCC19600 ACCC19604 蒙古 岩 黄芪 根瘤 菌 剂 ACCC19700 ACCC19701 ACCC19702 ACCC19705 国外 研究 表明 , ey fea FE AE I LE FA 30% HET AE 26HNRET RRA MAES RB AAAS 36%, EXEMAKAY ARMA SRARRRCMA RRM. — 个 首 薪 品种 只 有 与 亲 和 性 强 的 根瘤 菌 共 生 才 能 形成 最 佳 的 共生 固氮 体系 。 所 以 筛选 专 一 的 根 瘤 菌 与 首 藩 品种 最 佳 组 合 ,是 提高 萌 蒂 共生 固氮 作用 的 有 效 途径 。1987 一 1990 年 我 们 用 当前 国内 使 用 的 5 株 生 产 用 菌 ,对 7 个 首 攻 品 种 进行 共生 固氮 体系 组 合 试验 。 通 过 测定 根瘤 菌 固 氮 酶 活性 及 植株 生长 量 DEAT A Ta on A ie HIE AAR RA. WH. R4 RERBSASMAREAACRAS 组 合 序号 B 4 an FS ARR RARE 1 wit 8 is CM87182 2 草原 二 号 ACCC17512 3 Rk 8 te ACCC17513 4 BRA CM87182 CM87197 ACCC17513 5 SA AS ACCC17513 6 Ee= Fs ACCC17513 7 eH A CM87167 其 他 种 类 的 豆 科 牧草 如 果品 种 较 多 ,也 有 必要 进行 共生 固氮 优良 组 合 的 筛选 。 豆 科 牧 草 资 源 库 可 以 通过 与 国家 农业 微生物 菌 保藏 中 心 合作 ,为 一 些 主要 的 豆 科 牧草 的 各 个 品种 选 定 根 瘤 菌 优良 菌 种 。 3.2 开展 牧 划 根瘤 菌 分 子 生 物 学 特性 研究 研究 根瘤 菌 分 子 生 物 的 特性 ,明确 根瘤 菌 结 瘤 基因 、 固 氮 基 因 及 其 他 特性 基因 的 位 置 及 相 关 的 特征 ,有 助 于 根瘤 菌 资 源 的 利用 ,可 以 为 高 效 固 氮 的 基因 工程 菌 的 研制 提供 依据 。80 年 代 末 期 ,在 国家 863 高 科技 计划 中 曾 将 《 阁 蒂 根瘤 菌 基因 工程 菌 研制 和 《三 叶 草 根瘤 菌 基 因 工 程 菌 的 研制 ? 列 人 计划 ,但 因 前 期 研究 及 菌 种 资源 不 足 , 不 得 不 中 途 取消 计划 。 在 资金 许可 的 条 件 下 ,有 计划 地 对 已 人 库 保藏 的 一 些 根瘤 菌 的 分 子 生 物 学 特性 进行 研究 是 很 有 必要 的 。 3.3 重视 根瘤 菌 的 接种 技术 科普 宣传 .技术 培训 和 技术 的 推广 工作 。 共生 固氮 是 植物 获得 氨 素 的 一 个 重要 途径 。 但 在 生产 实践 中 还 没有 得 到 足够 的 重视 。 必 4 » 222 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 须 在 科普 知识 传播 及 农业 技术 普及 工作 中 加 强 宣传 。 并 通过 教学 将 共生 固氮 理论 和 知识 传授 给 学 生 ,才能 使 根瘤 菌 接 种 技术 被 更 多 的 人 接受 。 目前 ,我 国 豆 科 种 子 接种 面积 仅 为 豆 科 种 子 分 布 面积 的 1% ,如 能 提高 到 20% ~30% ,我 国 农 牧 业 生 产 将 节省 大 量 的 化 学 氮肥 ,同时 可 以 减少 大 量 使 用 化 肥 造 成 的 环境 污染 。 3.4 必须 认真 做 好 根瘤 菌 资源 生物 多 样 性 保藏 工作 15 年 来 ,国家 对 牧草 根瘤 资源 的 收集 .评价 和 利用 研究 投入 经 费 30 多 万 元 , 几 十 名 科技 人 员 参 加 了 筛选 及 评价 工作 。500 多 株 牧 草根 瘤 菌 来 之 不 易 ,应 该 得 到 长 期 的 有 效 的 保藏 。 近 300 株 尚未 正式 人 库 保藏 的 菌 种 将 在 95 期 间 人 库 保 藏 。 参考 xX 南 耿 华 珠 ( 主 编 ).1996. 中 国 首 蒂 . 北 京 : 农 业 出 版 社 宁国 攀 等 .1983. 飞 机 播种 豆 科 牧草 与 丸 衣 化 方法 接种 根瘤 苗 技术 .农业 科学 实验 .(5):1-3 宁国 锡 等 .1985. 三 叶 草 接种 根瘤 菌 的 效果 .中 国 草原 .(3):60-63 宁国 锡 等 .1986. 飞 机 播种 沙 打 旺 接种 根瘤 菌 的 研究 .中 国 农业 科学 .\5) :85 — 90 宁国 锡 等 .1987. 我 国 豆 科 牧草 草根 瘤 菌 剂 生产 及 应 用 .中 国 草原 .(1):60 一 63 宁国 锡 等 .1987. 豆 科 牧 草 种 子 丸 衣 化 接种 根瘤 菌 技术 .中 国 草 业 科 学 .(7) :52- 55 宁国 锡 等 :1991. 蒙 古 岩 黄芪 根瘤 菌 选 育 及 应 用 .中 国 草地 .(3):77 宁国 狗 等 .1992. 紫 花 首 基 接 种 根瘤 菌 的 效果 . 草 业 科学 .(2):50-51 宁国 锡 等 .1995. 胡 枝子 根瘤 菌 优良 菌 筛选 育 及 应 用 .土壤 肥料 .(5):41 一 44 宁国 禹 等 .1995. 紫 云 英 根瘤 菌 优良 菌 科 选 育 及 应 用 . 见 中 国 植物 营养 与 肥料 学 会 编 .现代 农业 中 的 植物 营养 与 施肥 .251- 253 宁国 锡 等 .1995. 中 国 豆 科 牧草 根瘤 菌 大 面积 应 用 13 FE. PR. (4) 256-59 中 国 微生物 菌 种 保藏 管理 委员 会 农业 微生物 中 心 编 .1991. 中 国 农业 菌 种 目录 .北京 :中国 农业 科技 出 版 社 中 国 微生物 菌 种 保藏 管理 委员 会 编 .1992. 中 国 菌 种 目录 .北京 :机械 工 业 出 版 社 Ning Guozan. 1994. Selection and application of Rhizobia Legume herbages in China. In Li Bo (ed. ) . Proceedings of the Interna- tional Symposium on Grassland Resources THE COLLECTION , CONSERVATION, ASSESSMENT AND APPLICATION OF BIODIVERSITY OF THE CHINESE FODDER RHIZOBIA Ning Guozan , Liu Huigin , Ma Xiaotong , Wang Fengzhong (Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081) China has a vast area of grasslands, which harbour a riches of plant, animal and microbe resources. To protect and rationally utilize the grassland microbe resources is of great importance for the development of husbandry in this country. In order to meet the demands for rhizobial inoc- ulants in the large — scale fodder cultivation , Chinese Academy of Agricultural Sciences (ACCC) has been conducting research on the collection, conservation, assessment and application of the legume — rhizobial resources since 1981. In the past 16 years, over 1000 samples of root nodules and soil were collected from more than 50 counties of 20 provinces, from which over 3000 samples of original isolates were obtained and over 500 strains were screened for 30 species of legume fod- der. After inoculation test and demonstration, a large number of strains have been applied in vast 宁国 赞 等 :中 国 牧草 根瘤 菌 生物 多 样 性 的 收集 、 保 藏 .评价 及 利用 04 area of China. The total inoculated area covers 13 million ha.. These strains are not only the chief source for the production of rhizobial inoculants of legume fodder in China, but also are important microbe resource and an important part of biodiversity of grasslands of China. The long — term conservation of the strains and their sustainable utilization have been playing an significant role in solving the nitrogen — lacking problem in the establishment of man — made grassland in China . Most of the strains, labeled with ACCC, have been accepted in “The Catalogue of Chinese Agri- cultural Cultures” and “The Catalogue of Chinese Cultures”. The relevant information of the strains has been stored in “The Data Centre of International Microbiology of the World Culture Collection Association”. Users at home and abroad can consult the world computer Internet for the information. Key words: Pasture root-nodule rhizobia, Collection, Preservation, Assessment, Application - 224 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 Metapopulation 的 概念 及 其 在 植物 种 群生 态 学 中 的 应 用 ( 工 ) 异 质 种 群 理论 对 植物 种 群生 态 学 研究 工作 的 影响 +A mE Rt 关 文 彬 2 (1 黑龙 江 中 医药 大 学 ,哈尔滨 ”150040) (: 中 国 科学 院 沈 阳 应 用 生态 研究 所 ,沈阳 110015) 摘要 异 质 种 群 理论 已 得 到 广泛 的 接受 和 进一步 的 发 展 ,使 其 在 植物 种 群生 态 学 研究 中 很 好 地 解决 了 一 些 问题 。 本 文 从 5 个 方面 对 异 质 种 群 理 论 在 植物 种 群生 态 学 研究 中 的 应 用 ,及 其 对 植物 种 群生 态 学 研究 工作 的 影响 进行 了 综述 。 | ASW 异 质 种 群 种 群 动态 PH 扩散 濒危 外 来 种 自 本 世纪 80 年 代 以 后 , 随 着 Levins 的 异 质 种 群 (Metapopulation ) 理 论 的 广泛 传播 接受 和 发 展 ,使 其 逐步 应 用 于 植物 种 群生 态 学 的 研究 之 中 ,很 好 地 解释 和 说 明了 植物 种 群 结构 .动态 和 分 布 过 程 等 许多 问题 ,给 植物 种 群生 态 学 研究 工作 带 来 了 较 大 的 影响 (Silvertown 等 ,1993 ; Husband 等 ,1996) 。 在 本 世纪 90 年 代 Levins 的 异 质 种 群 理论 开始 传人 我 国 ,并 与 White 提出 的 组 元 种 群 (Metapopulation, ,后 改称 Metameric popujation) 的 概念 相 混淆 〈 叶 万 辉 等 ,1995)。 目 前 , 异 质 种 群 的 概念 和 理论 已 在 我 国有 些 介绍 ( 张 知 彬 ,1994; 陶 改 等 ,1994) ,但 对 于 该 理论 在 植物 种 群 生态 学 研究 的 具体 应 用 情况 还 未 见报 道 。 为 了 使 该 理论 能 及 时 、 准 确 地 应 用 于 我 国 植物 种 群 生态 学 和 生物 多 样 性 等 方面 的 研究 之 中 ,我 们 将 应 用 异 质 种 群 理论 所 能 解决 的 一 些 问题 ,以 及 对 一 些 研 究 工 作 的 影响 分 5 个 方面 进行 综述 。 1 有 异 质 种 群 理论 对 植物 种 群 动态 过 程 分 析 的 影响 植物 种 群 的 动态 是 植物 种 群生 态 学 研究 中 的 一 个 重要 的 主题 , 异 质 种 群 理论 提出 后 ,对 村 芒种 群 动态 过 程 分 析 带 来 较 大 的 影响 ,使 过 去 的 一 些 研究 思想 和 方法 产生 了 较 大 的 改变 ,并 提 出 了 一 些 新 的 研究 课题 。 1.1 £A—-# 4M 过 去 我 们 在 考虑 种 群 的 动态 时 ,多 只 注重 个 体 出 生 和 死亡 的 影响 , TD EE YB 今 , 买 际 上 得 块 间 的 迁移 所 形成 的 基因 流 ,更 具有 重要 的 生物 学 和 生态 学 意义 ,是 决 不 能 忽视 的 。 甚至 在 某 些 情况 下 ,这 种 忽视 可 能 会 产生 严重 的 错误 。 因此 ,在 种 群 的 动态 研究 中 决 不 能 忽略 种 群 的 迁 出 和 迁 和 特点 ,也 就 是 要 注意 斑 块 间 的 种 群 扩 散 过 程 ， 1.2 源 一 汇 种 群 问题 班 热 癌 种 群 个 体 的 迁移 一 般 都 是 随机 性 的 ,但 是 在 邻近 斑 块 种 群 密度 不 同时 ,就 会 产生 沽 种 群 (source populations) 和 汇 种 群 (sink populations)。 而 且 在 某 些 情况 下 , 汇 种 群 是 靠 源 种 群 的 种 子 来 维持 的 。 例 如 ,Keddy 发 现 被 隔断 的 靠近 陆地 一 侧 的 卡 克 勒 (Ca&ize edentula) 植物 种 群 ,就 是 一 个 由 靠 海 一 侧 的 种 群 的 种 子 迁 移 来 维持 的 (Keddy,1981) 。Kadmon 等 报道 了 以 色 列 一 年 生 针 茅 (Stipa capensis) 的 两 个 种 群 , 其 中 有 一 个 种 群 的 种 子 库 仅 起 很 小 的 作用 ,而 有 叶 万 辉 等 :Metapopulation 的 概念 及 其 在 植物 种 群生 态 学 中 的 应 用 “ 225)» 90% 植物 是 从 其 它 地 方 迁移 过 来 的 (Kadmon 等 ,1990) 。 1.3 迁移 的 方式 斑 块 间 的 植物 迁移 主要 靠 种 子 进 行 ,但 按 其 传播 动力 的 不 同 可 分 为 不 同 的 方式 。 其 中 , 主 要 有 风 、 昆虫 、 乌 类 等 传播 方式 。 例 如 Alvarez-Buylla 等 报道 在 墨西哥 雨林 中 , 西 哥 罗 佩 (Ce- cropia obtusifolia ) Xt #k BR (gap) 的 占据 是 靠 鸟 类 将 种 子 带 人 的 (Alvarez-Buylla 等 ,1991 ) 。 Horvitz 等 发 现 墨 西 哥 热带 常 绿 林 下 , 肖 人 竹 芋 (Calathea ) 的 种 子 是 由 蚂蚁 带 到 适 生 地 点 来 扩散 的 (Horvitz 等 ,1986 ) 。 2 蜡 质 种 群 理 论 提 出 了 有 关 异 质 种 群 本 身 研 究 的 新 课题 异 质 种 群 理 论 不 仅 使 人 们 对 种 群 的 概念 有 了 深入 的 理解 和 更 高 层次 的 概括 ,对 过 去 的 种 群生 态 学 研究 产生 了 较 大 的 影响 ,而 且 这 一 理论 的 提出 本 身 也 导致 了 许多 新 的 研究 课题 。 2.1 异 质 种 群 的 生活 史 特 征 蜡 质 种 群 的 生活 史 可 用 一 个 系列 的 生活 史 图 给 予 表 达 ,其 中 每 个 单元 表示 一 个 种 群 , 并 且 在 它们 相似 的 生活 阶段 上 ,依靠 迁移 来 相互 连接 起 来 (图 1) 。 这 种 异 质 种 群 也 可 用 具有 年 瞪 结构 或 阶段 的 Lefkovitch 和 矩阵 的 扩展 模型 给 予 描述 (Caswell,1989 ) 。 PER | a4,1 93,1 42,1 ES 一 一 一 P22 23,3 i. Se me 局 a4,4 a1,1 94,1 93,1 421 ae 42,2 23,3 24,4 71,1 图 1 由 种 子 流 连接 的 两 个 斑 块 (种 群 ) 构 成 的 异 质 种 群生 活 史 图 各 种 群 具 有 4 个 生活 等 级 阶段 ,每 个 种 群 中 的 ax,1 值 是 生殖 力 (fecundity) ,ax,x 为 不 改变 生活 阶段 的 存活 率 ,ax,x+1 为 进入 下 一 个 阶段 的 比率 〈 引 上 自 Silvertown 等 ,1993) 2.2 异 质 种 群 的 动态 异 质 种群 的 动态 是 指 一 个 异 质 种 群 中 ,小 种 群 的 数目 随时 间 的 变化 ,可 用 与 种 群 的 个 体 动 态 类 似 的 方法 进行 研究 。 如 果 一 个 种 群 的 生存 和 繁殖 需要 某 种 特定 的 立地 ,并 且 这 些 立 地 又 是 零散 分 布 的 ,我们 将 在 时 刻 上 有 种 群 占据 的 立地 数目 记 为 P,, 将 空 立 地 (无 种 群 占 居 ) 数 目 ment 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 记 为 Vi。 有 种 群 占据 的 立地 以 单位 时 间 ( 间 隔 ) 每 个 种 群 x 的 速率 变 空 ,那么 空 立 地 在 tfi 时 刻 有 种 群 占 据 的 立地 数目 PLL WS: 大 AS a PE Nh MEN IE 的 立地 数目 。 这 个 简单 的 方程 可 对 异 质 种 群 的 行为 做 出 一 些 很 有 意义 的 推断 , 当 Pi = PP 时 ,cP,V, = xPt, 即 Vt=xvc。 这 意味 着 如 果 一 个 物种 将 要 扩散 分 布 (P,,;>Pt) ,那么 空 立 地 的 密度 必须 超过 相对 空 出 率 x/c(relative extinction rate) 。 当 空 出 率 和 占 居 率 稍 有 变化 ,而 超过 其 阔 限 V, >x/c 时, 则 该 物种 正在 扩散 。 当 V,aoam™ 参考 文 献 Boyce, F.M., Douglas, M.A., Hamblin, P.F., Murthy, C.R. & Simons, T. J. 1989. Thermal structure and circulation in the Great Lakes. NWRI Contribution No. 89 — 37: 21 - 32. Lakes Research Branch, Canada Centre for Inland Waters, Burlington, Ontario Crossman, E.J. 1991. Introduced freshwater fishes: A review of the North American perspective with emphasis on Canada. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic . Sciences. 48 (Supplement 1): 46 — 57 Environment Canada, Atmospheric Environment Service. 1990. Fact Sheet, The Greenhouse Effect: Impacts on the Arctic. Sup- ply and Services Catalogue No. ENS7— 29/5 — 1989E. 1 Glynn, P.W., Cortes, J., Guzman, H.M. and Richmond, R.H. 1988. El Nion (1982 — 83) associated coral mortality and rela- tionship to sea surface temperature deviations in the tropical Eastern Pacific. Proceedings of the 6th Coral Reef Symposium, Towns Jones, Philip D. and Wigley, Tom M.L. 1990. Global warming trends. Scientific American. 263(2): 84-91 Lyman, F., Minser, I. , Courrier, K. and MacKenzie, J. 1990. 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An assessment of the effects of climate warming on Great Lakes Basin fishes. Journal of Great Lakes Research. 13(3): 340 — 352 Mlot , Christine. 1991. Extinction by global warming? BioScience .41(11) :754 Mosquin, Theodore and McAllister, Don E. 1991. MS. A census and appraisal of Canadian biodiversity. Canadian Museum of Na- ture. 77 Myers, Norman. 1984. Gaia, an atlas of planet management. New York: Anchor press, 272 Parsons, Peter A. 1989. Conservation and global warming: A problem in biological adaptation to stress. Ambio.18(5) Patalas, K. 1990. Diversity of the zooplankton communities in Canadian lakes as a function of climate. Verh. Internat. Verein. Limnol. 24: 360 — 368 THE IMPACT OF GLOBAL CLIMATIC WARMING ON SPECIES EXTINCTION Liu Yuming (Bejing Education College, Beijing 100044) The issue of global climatic warming caused by greenhouse effect has received wide attention throughout the world. The climatic warming influences species in a complicated and unpredicted way, and increases the speed of species extinction. The impact of climatic warming on species was comprehensively reviewed in this paper. The climatic warming influences species with direct ef- fect, including immediate effect and delaying effect, and indirect effect, including food, water, habitat, environment pop — off and squeeze — out, the balance among prey, competitor, parasite and disease and symbiont. The indirect effect probably causes species extinction more seriously | a 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 I a EO SS SSE SS SS than direct effect. In addition, the impact of the chain reaction effect on species extinction was reviewed. At last, this paper suggests that the study on the impact of human activities on climatic warming should be stressed. Key words: Global climatic warming, Greenhouse effect, Species * 许 再 富 等 :片断 热带 雨林 的 “岛屿 效应 "与 物种 多 样 性 消长 规律 研究 » BBY. 片断 热带 雨林 的 “岛屿 效应 "与 物种 多 样 性 消长 规律 研究 - 许 再 富 1 * © BR? WER BKA? EMR? BRR? BHR? (! 中 国 科学 院 西双版纳 热带 植物 园 , 云 南 动 腊 666303) (2 中 国 科 学 院 昆 明 动 物 研 究 所 ,昆明 650223) 摘要 ”选择 一 些 由 于 傣族 历史 上 信仰 原始 多 神 教 所 保留 目前 已 成 为 绿 岛 的 “龙山 林 "” 作 为 对 象 ,对 片断 化 热带 雨林 的 岛屿 效应 进行 了 研究 ;为 了 探讨 在 这 些 绿 岛 中 物种 消长 的 规律 ,还 选 择 了 分 布 在 西双版纳 自然 保护 区 中 相同 类 型 的 植被 ,假定 它 处 在 “连续 ”的 森林 中 而 作为 对 照 。 研究 结果 表明 ,作为 陆地 绿 岛 的 片断 热带 雨林 ,物种 多 样 性 变化 规律 在 很 大 的 程度 上 与 海洋 岛 上 巾 相 似 ,物种 的 灭绝 和 迁 入 基本 上 符合 岛 同 生 物 地 理学 的 核心 理论 区 系 成 分 的 动态 平衡 和 分 类 单元 的 循环 。 所 以 ,本 研究 将 可 为 生物 多 样 性 的 有 效 保 护 提供 重要 的 理论 基础 。 关键 词 西双版纳 龙山 林 热带 雨林 HB Bbw MHS 1 引言 本 世纪 60 年 代 MacArthur 和 Wilson 提出 的 岛屿 生物 地 理学 理论 阐明 了 岛屿 的 物种 数目 与 面积 的 关系 ,并 认为 新 物种 的 迁 人 和 原来 物种 的 绝 灭 是 趋 于 达到 动态 的 平衡 ,这 就 是 平衡 的 理论 (equilibrium theory)。 此 外 ,由 于 岛屿 上 的 物种 组 成 随时 间 不 断 变化 , 即 岛屿 上 的 物种 及 其 种 群 在 经 常 不 断 地 转换 ,而 出 现 了 分 类 单位 循环 (taxon cycle) (MacArthur, R.H. #l E.O Wilson，1963 ,1967) 。 根 据 这 些 理论 ,认为 如 果 一 个 生态 系统 的 十 分 之 一 的 面积 保存 下 来 ,该 系统 的 物种 仅 有 一 半 能 长 期 生存 下 去 。 景 观 的 破碎 化 使 其 残存 的 陆地 生态 系统 成 为 一 个 个 的 “RS” ,这 已 成 为 生物 多 样 性 受 威 胁 的 重要 原因 之 一 (Soule 和 Wilcox,1980; 许 再 富 等 ， 1994), 西双版纳 地 处 演 南 ,是 我 国 至 今 还 保存 有 大 片 热带 雨林 的 地 区 。 在 50 年 代 初 期 ,这 个 地 区 的 森林 履 盖 率 达 55% 一 60% 。 由 于 近 几 十 年 来 人 口 增加 一 倍 多 ,耕地 和 经 济 作 物 如 橡胶 、 茶叶 和 甘蔗 等 种 植 园 的 面积 也 增加 了 一 倍 多 ,而 使 森林 覆盖 率 降 到 27% 一 30% 。 这 样 ,残存 的 森林 包括 已 建立 的 森林 自然 保护 区 均 被 城镇 农田 、 经 作 种 植 园 和 各 种 退化 生态 系统 所 包 围 ,成 为 一 个 个 大 小 不 一 的 绿 岛 。 在 西双版纳 ,热带 雨林 主要 分 布 在 海拔 高 度 900 一 1000 m 以 下 的 山地 ,面积 约 15000 hm” ,其 中 在 自然 保护 区 的 有 11594 hm“( 徐 永春 等 ,1987)。 它 主要 分 为 两 个 类 型 : 一 类 是 湿性 雨林 ,主要 分 布 在 水 湿 条 件 较 好 的 沟 露 及 两 侧 山 坡 上 :; 另 一 类 是 干 性 雨林 ,主要 分 布 在 坝 区 ( 山 间 平原 ) 周 围 的 一 些 低 丘 上 ,水 湿 条 件 较 差 。 由 于 西双版纳 地 处 东南 亚热带 的 北 缘 , 山 地 占 了 该 区 面积 的 95% ,在 气候 上 受 东 南 季 风 的 影响 ,一 年 可 分 为 雨季 与 干 季 ,热带 雨林 的 上 层 树种 中 有 一 些 在 干 季 落 叶 , 因 而 被 称 为 热带 季节 性 雨林 (tropical seasonal rainforest) 。 它 们 在 本 区 的 分 布 除了 受制 于 海拔 高 度 外 ,还 决定 于 局 部 小 环境 。 因 而 ,本 区 热 带 雨 林 的 分 布 不 仅 具 有 纬度 上 和 垂直 带 上 的 过 渡 性 ,而 且 与 其 他 森林 植被 类 型 如 热带 季 雨 林 (tropical monsoon forest) #il W. #4 HF 3 Ak NAH HK (subtropical evergreen broad-leaved forest) = * KOKA PRESB” BAMA KJ-85-05-03 课题 的 学 术 总 结 报告 ,参加 此 课题 的 尚 有 课题 组 的 多 位 研究 人 员 * 208° 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 嵌 的 状态 。 因 而 ,西双版纳 的 热带 雨林 ,既是 物种 多 样 性 最 丰富 ,又 是 较 脆 弱 的 生态 系统 。 本 研究 选择 了 西双版纳 一 些 位 于 坝子 周围 的 低 丘 上 ,由 傣族 历史 上 信仰 原始 多 神 教 所 保 Ay “Few AK” (holy hills forest) 作 为 研究 对 象 ,它们 均 属 于 以 大 药 树 (Antiaris iozicaria )、 龙 果 ( Pouteria grandiflora ) 和 橄榄 (Cazazrixz7a album ) 等 为 多 优势 的 群 系 ( 向 应 海 ,1981; KE, 1990) 。 这 些 龙 山林 正如 上 述 已 成 了 一 个 个 的 小 绿 岛 。 为 了 探讨 在 这 些 绿 岛 中 物种 消长 的 规 律 ,本 研究 还 选择 了 分 布 在 西双版纳 自然 保护 区 中 相同 类 型 的 植被 ,假定 它 处 在 “连续 ”的 森 林 中 而 作为 对 照 。 2 研究 对 象 及 研究 方法 2.1 研究 对 象 Hl ， 供 研究 的 片断 热带 雨林 的 自然 环境 条 件 研究 地 点 “海拔 (m) 面积 (hm2) 隔离 状况 人 为 干扰 情 曼 养 广 龙山 700 BRB 590 城子 龙山 600 DEAR 680 保护 区 植物 园 保护 580 区 20.0 3.0 4.0 75000.0 90.0 该 龙山 已 数 百年 ,1975 年 前 为 大 动 龙 自 然 保 护 区 的 一 部 分 ,以 后 周围 全 部 开垦 为 农田 和 橡胶 园 , 数 公 里 以 内 没有 森林 植被 该 龙山 已 建 数 百 年 ,在 60 FRU 为 水 稻田 , 另 一 边 为 森林 ,以 后 森林 逐步 被 铁 刀 木 和 其 他 经 济 林木 所 代替 ,而 且 在 近年 来 ,一 条 公路 把 龙山 林 与 经 济 林 分 FF PEW WAKA 1 km 外 是 动 仑 热带 雨林 保护 区 位 于 山 丘 顶部 ,建立 时 间 也 有 数 百 年 。 在 70 年 代 时 , 曾 是 动 仑 自然 保护 区 的 一 部 分 ， 现在 一 边 是 铁 刀 木林 和 核 胶 园 , 另 一 边 是 幼年 次 生 林 ,在 约 800 m 以 外 尚 有 残存 的 片断 热带 雨林 该 片 森 林 属 于 1958 年 建立 的 动 仑 自然 保护 区 的 主体 ,面积 较 大 ,可 视 为 “连续 "森林 一 边 是 罗 校 江 ,江面 约 150 m, 另 一 边 为 橡胶 林 、 其 他 人 工 林 和 少量 KAM , 距 动 仑 自然 保护 区 约 500 m 60 年 代 以 前 保护 较 好 ,70 年 代 以 后 ， 龙 山 ? 的 少 部 分 林地 变 为 人 竹 子 和 铁 刀 木 (Cassia siamea) 栽培 地 , 进 林 的 家 畜 较 多 龙山 在 70 年 代 以 后 有 约 10% 的 土地 种 铁 刀 木 、 砂 仁 (Amomum villosum). RK it 林子 较 多 由 于 民间 传说 ,如 动 了 该 龙 山 树木 将 导致 灾害 ,故人 的 干扰 较 少 。 又 由 于 离 村 社 稍 远 , 家 畜 进 入 较 少 由 于 属于 政府 管理 的 自 然 保护 区 ,人 类 和 家 畜 的 干扰 较 少 60 年 代 前 是 连 片 森林 ， 后 被 择 伐 ,80 年 代 后 成 为 濒危 植物 迁 地 保护 KA FRED 为 使 研究 的 对 象 具有 可 比 性 ,在 选择 样本 时 , 均 选 了 干 性 季节 性 雨林 (tropical dry seasonal rainforest) 植 被 ,属相 同 的 植物 群落 类 型 ,并 且 均 是 傣族 的 龙山 林 , 受 乡 规 民 约 的 保护 而 人 类 的 . 于 扰 较 少 。 它们 是 景 洪 市 大 动 笼 乡 的 曼 养 广 龙山 , 动 腊 县 动 仑 镇 的 城子 龙山 和 曼 俄 龙山 。 作 为 连续 森林 的 对 照 群 落 在 动 仑 自然 保护 区 中 选择 (图 1), 有 的 分 类 群 则 选择 中 国 科 学 院 西 双 许 再 富 等 :片断 热带 雨林 的 "岛屿 效应 "与 物种 多 样 性 消长 规律 研究 2 版 纳 热 带 植物 园 的 濒危 植物 保护 区 作对 照 。 这 些 供 研究 的 群落 的 一 些 背景 情况 如 表 1 所 示 。 图 1 研究 样 地 分 布 图 1. 动 仑 自然 保护 区 ; 2. 城 子 龙山 ; 3. 曼 俄 龙山 ; 4. 曼 养 广 龙山 2.2 研究 对 象 的 环境 质量 的 评价 根据 上 述 各 个 绿 岛 的 面积 大 小 ,隔离 时 间 ,隔离 状况 及 人 类 干扰 状况 等 ,采用 5 分 制 的 环 境 质量 评价 方法 ,其 结果 如 表 2, 即 环境 质量 优 劣 的 顺序 大 体 是 : 第 一 是 动 仑 自然 保护 区 ,第 二 是 植物 园 保护 区 ,第 三 是 城子 龙山 ,第 四 是 曼 俄 龙山 ,第 五 是 曼 养 广 龙山 。 2.3 研究 方法 本 研究 主要 通过 野外 考察 \ 观测 和 社会 调查 的 方法 ,收集 资料 和 采集 标本 、 样 品 供 室内 鉴 定 和 测试 。 对 于 植物 种 类 和 土壤 动物 的 野外 调查 均 采用 样 方 的 方法 。 通 过 对 群落 的 种 数 - 面 积 的 调查 ,确定 植物 种 类 最 适 的 取样 面积 为 2300 m2 ,这 与 E.M. Dress 所 研究 的 印度 尼 西 亚 邦 加 的 热带 雨林 和 次 生 林 取样 面积 相同 (Dress,1954) 。 对 于 土壤 动物 的 取样 则 在 群落 内 从 东北 问 西 南方 向 , 沿 基 本 垂直 的 路 线 布设 7 个 样 点 (林内 5 个 , 林 缘 2 个 ), 样 地 距离 50 一 100 m, 取 50 cm X 50 cm 的 表土 和 调 落 物 。 而 两 栖 、 疏 行 类 、 鸟 类 和 昆虫 则 采用 路 线 观察 和 捕捉 的 方法 。 鼠 形 路 齿 类 采用 忽 捕 法 进行 样 地 内 物种 多 样 性 统计 。 社 会 调查 主要 是 访问 村 民 , 了 解 各 个 龙 山 的 建立 历史 ,周围 土地 管理 历史 变化 和 人 、 畜 对 其 干扰 的 情况 等 。 对 于 植物 SKA 行 类 的 标本 的 鉴定 都 尽量 到 物种 ,而 对 于 昆虫 和 土壤 动物 的 则 部 分 到 种 和 部 分 到 更 高 级 的 分 类 群 。 物 种 多 样 性 指数 的 计算 采用 了 Shannon-Wiener (1949) 公 式 : H= » p;-logp;, MIA ~ 240 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 度 采 用 Pielou (1975) 的 公式 J=H'AnS. 表 2 片断 热带 雨林 的 环境 质量 综合 评价 林地 面积 大 小 隔离 时 间 隔离 程度 干扰 程度 质量 评价 质量 等 级 曼 养 广 龙山 25 3.0 1.0 25 9.0 V 曼 俄 龙山 5 4.0 2.0 3.0 10.5 Vl 城子 龙山 1.0 3.5 3.5 4.0 12.0 下 植物 园 保护 区 3.0 3.0 3.5 4.5 13.5 I 动 仑 自然 保护 区 5.0 5.0 5.0 5.0 20.0 I 3 热带 雨林 片断 化 对 物种 多 样 性 的 影响 3.1 物种 丰富 度 (richness) 和 分 类 学 多 样 性 的 变化 物种 丰富 度 是 指 研究 对 象 (地 区 、 生 态 系 统 或 群落 ) 的 物种 数 ,而 分 类 学 多 样 性 则 进一步 考 虑 物种 之 间 的 亲缘 关系 (WRI,IUCN 和 UNEP,1993)。 本 研究 所 采用 的 是 科 以 下 的 分 类 单 元 。 植 物 和 土壤 动物 以 样 方 统计 ,而 鸟 类 、 鼠 形 员 齿 类 两栖 爬行 类 和 昆虫 则 以 所 选 定 的 样 地 进行 调查 统计 ,其 结果 如 表 3。 表 3 不 同 片 断 热 带 雨 林 生 物 分 类 单元 多 样 性 的 比较 保护 区 城子 龙山 ail Brew 科 属 种 科 RH 科 属 种 科 属 种 “a 高 等 植物 61 110 152 57 108135 54 104113 52 86 97 HE oh 鸟 类 20 89 12 38: “48 38 16 30 括号 内 FATE OG Be 2S 8(4) 6(1) 4(1) 4(1) 为 遇见 两 栖 类 “ 29 9 13 10 种 Ne 47 6 * 36 26 18 28 小 计 162 79 73 72 昆虫 和 土壤 动物 蝶 类 10° 48’ 65: "9-35" 6 8. 29°) 4g ae 一 土壤 鲜 翅 目 14 3 230IOAI4 11 17 土壤 动物 24 26 27 24 - 类 或 目 小 计 98 69 53 17 合计 412 283 239 186 * 两 栖 爬 行 类 所 指 的 “保护 区 "不 是 动 仑 自然 保护 区 ,而 是 西双版纳 植物 园 的 濒危 植物 迁 地 保护 区 由 表 3 可 以 看 出 ,由 于 保护 区 的 面积 最 大 ,环境 条 件 最 好 ,其 生物 分 类 单元 ( 科 、 属 、 种 ) 的 多 样 性 均 比 各 片断 的 龙山 林 高 得 多 。 而 在 各 片 龙山 林 中 ,情况 比较 复杂 , 除 各 别 分 类 群 如 两 栖 MEAT 类 ,土壤 鳞 翅 目 昆 虫 等 外 ,其 他 生物 类 群 ,以 上 所 有 动 植物 的 总 和 都 是 城子 龙山 > 曼 俄 龙 山 > 受 养 广 龙山 ,与 其 环境 的 质量 成 正 相 关 。 如 隔离 状况 和 人 类 干扰 不 甚 严重 的 城子 龙山 , 虽 然 面 积 最 小 ,但 在 较 多 的 生物 类 群 上 , 比 起 其 他 龙山 ,往往 具有 较 高 的 分 类 学 多 样 性 。 此 外 ,各 片 热带 雨林 片断 化 所 造成 的 生境 单一 性 不 同 ,各 类 生物 的 生态 适应 类 型 不 同 , 也 造成 了 这 种 复 杂 的 情况 ,这 在 下 文 将 进一步 讨论 。 许 再 富 等 :片断 热带 雨林 的 “岛屿 效应 "与 物种 多 样 性 消长 规律 研究 » 245° 3.2 物种 多 样 性 指数 的 变化 生态 系统 的 片断 化 不 仅 对 物种 丰富 度 和 分 类 学 多 样 性 产生 影响 ,而 且 改 变 了 它们 的 种 群 GH ,使 其 在 群落 中 的 多 样 性 指数 和 均匀 性 发 生 了 较 大 变化 。 后 者 更 能 反映 物种 多 样 性 的 变 化 情况 。 不 同 片 断 热 带 两 林 物 种 多 样 性 指数 和 均匀 度 如 表 4 所 示 。 表 4 不 同 片 断 热带 雨林 物种 多 样 性 指数 (SHN) 和 均匀 度 (EV) 的 比较 保护 区 城子 龙山 曼 俄 龙山 曼 养 广 龙山 #3 SHN EV 种 数 .SHNJNEV 种 数 SHN EV 种 数 SHN EV 高 等 植物 152 4.269 135 4.207 113 3.695 97 3.367 鸟 类 89 3.619 0.806 38 2.805 0.771 38 2.876 0.791 30 2.375 0.698 鼠 形 路 齿 类 动物 * 4 1.944 0.972 5 2.058 0.886 3 1.350 0.851 3. 1.165 0.735 土壤 鳞 翅 目 屁 虫 33 1.833 0.891 23 0.9490.667 14 0.761 0.519 17 0.969 0.667 蝶 类 昆虫 65 3.595 0.947 46 3.000 0.877 39 2.694 0.901 一 - 一 土壤 昆虫 和 动物 ”“ 干 季 0.598 0.903 0.706 0.749 雨季 24 0.613 26 03638) on Jo 0.523 24 0.619 平均 0.606 0.769 0.615 0.684 备注 :* 物种 数 系 捕捉 到 的 ; * * 系 类 与 目的 分 类 群 3.3 物种 多 样 性 变化 与 物种 的 生物 一 生态 特性 的 关系 表 3 和 表 4 表 明了 物种 多 样 性 的 各 种 指标 与 热带 雨林 片断 的 大 小 有 一 定 的 关系 ,也 与 它 们 的 隔离 状况 以 及 受 人 类 干扰 程度 密切 相关 。 而 进一步 分 析 则 发 现 这 些 变化 还 决定 于 物种 的 生物 一 生态 学 特性 。 3.3.1 植物 生活 型 与 物种 多 样 性 变化 表 4 统 计 资 料 表明 ,除了 土壤 动物 还 看 不 出 规律 性 而 有 待 进一步 研究 外 ,其 他 的 分 类 群 如 高 等 植物 、 鸟 类 、 鼠 形 咕 齿 类 动物 、 蝶 类 昆虫 和 土壤 鳞 翅 类 昆虫 等 ,它们 的 物种 多 样 性 指数 和 均 匀 度 的 变化 虽 与 热带 雨林 片断 的 大 小 有 一 定 的 关系 ,但 由 于 其 他 如 隔离 状况 和 人 类 干扰 等 各 不 相同 , 故 除 了 动 仑 自然 保护 区 由 于 面积 大 ,环境 条 件 好 ,物种 多 样 性 指数 和 均匀 度 明 显 高 于 所 有 的 龙山 外 ,其 他 龙山 的 面积 较 小 ,而 且 出 现 面积 越 大 ,物种 多 样 性 指数 和 均匀 度 就 越 小 的 情况 。 分 析 其 原因 ,发 现 这 些 变化 与 各 片 龙山 的 隔离 状况 和 人 类 干扰 的 关系 更 密切 。 也 就 是 说 ,结合 对 各 片 龙 山 的 环境 等 综合 评价 的 结果 , 即 环境 质量 的 优 劣 是 城子 龙山 > 曼 俄 龙山 > 曼 养 广 龙山 。 而 这 些 片 断 热 带 雨 林 的 物种 多 样 性 指数 均匀 度 的 变化 正 与 它们 环境 质量 的 优 劣 成 正 相 关 。 植 物 生活 型 在 本 研究 中 被 划分 为 乔木 、 幼 树 + 灌木 草本 植物 、 芯 本 植物 和 附 生 植 物 等 。 它 们 分 布 在 群落 的 不 同 层 次 中 。 乔 木 在 热带 雨林 中 分 布 在 第 一 、 二 、 三 层 , 即 A,B,C 层 , 幼 树 + 灌木 分 布 在 第 四 层 即 林 下 D 层 , 草 本 植物 则 分 布 在 第 五 层 即 正 层 ,而 茧 本 植物 和 附 生 植 物 分 布 在 群落 的 各 层次 之 间 , 称 为 “ 层 间 ”植物 。 由 于 不 同 生活 型 植物 分 布 在 群落 的 不 同 层次 或 占据 了 特殊 的 生态 位 (niche) 而 具有 不 同 的 生态 适应 性 ,它们 对 于 热带 雨林 的 片断 化 有 不 同 的 反应 , 表 5 表示 了 它们 的 差异 。 表 5 表 明了 不 同 的 生活 型 植物 ,对 于 热带 雨林 片断 化 有 不 同 的 敏感 性 。 如 把 自然 保护 区 视 为 连 片 森林 作对 照 , 则 片断 化 的 龙山 林 的 木 本 植物 (不 包括 茧 本 )、 草 本 植物 和 附 生 植 物 的 种 类 及 其 多 样 性 指数 除了 个 别 情况 外 均 比 对 照 低 ,而 在 片断 化 的 龙山 林 中 ,物种 数 和 生物 多 样 性 - 242 - 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 指数 的 降低 与 片断 热带 雨林 环境 的 退化 有 密切 关系 , 即 与 其 隔离 状况 以 及 人 类 干扰 密切 相关 。 相反 , 蕨 本 植物 多 是 阳性 植物 ,它们 在 干扰 较 严 重 的 热带 雨林 中 ,尤其 在 林 缘 有 较 大 的 发 展 ,而 灌木 和 一 些 幼 树 (一 些 是 外 来 的 成 份 ) ,在 较 开 放 的 林内 也 就 是 林 下 具有 较 大 的 透 光度 的 情况 下 有 利 其 发 展 ,所 以 它们 的 物种 数 及 生物 多 样 性 指数 在 环境 变化 较 大 的 龙山 里 也 有 较 大 的 发 展 。 RS 不 同 生活 型 植物 的 物种 多 样 性 与 热带 雨林 片断 化 的 关系 保护 区 城子 龙山 曼 俄 龙山 BFR Bw 种 数 SHH SHH HH 占 种 数 % SHH HR 占 种 数 % SHH FR 占 种 数 % SHH 乔木 (A,B,C 层 ) 46 30:1" ~- 4.558 ~~ 52 385 Aer 32 32.7 4.281 is 38.6 3.126 幼 树 + 灌木 (D 层 ) 49 S242 . 53200. , 29 21.5: 4.997 35 31.0 5.264 45 46.4 4.64 植物 (下 层 ) 25 16.4 4.546 13 9.6 4.054 7 6.2 2.605. en 7.2 3.078 BA HH (Jz [Al ) 26 Pl 4,355) 35 25.9 4.916 31 27.4 4.676 23 23.7 4.142 附 生 植物 ( 层 间 ) 6 3.9 2.587 6 4.4 27470), “9 2 了 1557) a4 4.1 1.846 合计 (平均 ) 152. 100.0 (4.296) 135 100.0 (4.207) 113 100.0 (3.695) 97 100.0 (3.367) 3.3.2 A lel = A BY RY i te Eo hy Ot 3A KR AO EA HEM RP, HT BI RTE Eh A OAR ER 4 OBR ( Niviventer confu- cianus ) , Ril fC N . fulvescens ) i ZI Fil FA ( Mazomys gxw7rzfer) 是 典型 的 森林 种 类 , 主要 栖息 于 原始 林 及 林 缘 灌木 从 中 ,以 各 种 野生 坚果 、 嫩 草 和 昆虫 为 食 ; 斯 氏家 鼠 (Raztzsy rattus gladeni ) AA CF BCR. szRRzmzezsis ) 则 常 栖 于 房 舍 、 草地 周围 以 及 灌木 从 中 ,食物 以 农作物 为 主 , 也 食 野 果 、 昆虫 。 此 外 , 尚 有 4 种 为 非 捕 的 遇见 种 ,它们 是 明 纹 花 鼠 (Tamaiozs macclellandi ) , 赤 腹 松 BA ( Callosciurus erythraeus ) Ka SC HS BA ( Tamiops swinhoei ) 和 银 星 竹 it ( Rhizomys pruinosus ) 都 属于 森林 种 类 。 它 们 在 各 片 热带 雨林 的 分 布 及 其 多 样 性 见于 表 6。 表 6 不 同 龙山 林 和 自然 保护 区 鼠 形 财 齿 类 动物 物种 多 样 性 比较 __ PK RFR RR RR 个 体 数 相对 丰富 度 个 体 数 相对 丰富 度 个 体 数 相对 丰富 度 PR HE AE 捕获 鼠 类 ”斯 氏家 鼠 ” 6 31.58 3 16.67 21 48.84 32 56.14 * He 备注 te i" 4 21.05 5 27.78 18 41.86 23 40.35 ““ 森 林 鼠 类 红 刺 鼠 * - - 2 11.11 - - 2 3.51 WER" 3 15.79 1 5.56 - - - th" * 6 31.58 7 38.89 4 9.30 - - 遇见 种 类 MSM + 100 + 50 + 33 oat 25 + 遇见 Bi Be ZE Bil * + =a = = = = PB" + 5 = = 5 = = = 数字 为 遇 GMETR** + ? = ss = = = = 见 率 % 合计 种 数 8 6 4 4 捕获 十 遇见 种 的 多 样 性 指数 1.944 2.058 1.350 1.165 以 捕获 计 均匀 度 0.972 0.886 0.851 0.735 以 捕获 计 从 表 6 可 以 清楚 地 看 出 ,连续 森林 的 自然 保护 区 具有 较 好 的 热带 雨林 环境 和 受 人 类 的 后 扰 较 少 , 那 里 具有 最 多 的 鼠 形 哮 齿 类 动物 (8 种 ) , 绝 大 多 数 (75% ) 是 森林 种 类 。 而 在 各 片 龙 山 林 中 ,森林 种 类 随 着 环境 的 退化 而 灭绝 或 减少 ,村 售 的 种 类 则 增加 (50% ) ,而 物种 多 样 性 指数 和 均匀 度 也 具有 相同 的 趋势 , 即 保护 区 > 城子 龙山 > 曼 俄 龙山 > 曼 养 广 龙 山 。 许 再 富 等 :片断 热带 雨林 的 “岛屿 效应 "与 物种 多 样 性 消长 规律 研究 - 245 - 3.3.3 F MERA ABR TAHA Mh oR PG NC AT AAA A A OE Ak A SAE ASR: OP : Sh Ba KD PT EM LREKAPEORAE BK PMH. MHREABS AKO TRAY PB Ze vl Pp ; Q Hh HG BY: HBS ABB AD a Bd BB EH eT, PURE, RE SK oh EK KK HORE H : HRESRAHAELM LARAMPRARTSKUNAR PAD, RASH ZEW RAK PER ; OKA: HRRSREK PRK ARK. HFRMRORA 上 述 多 样 的 生态 型 ,所 以 它们 对 片断 热带 雨林 的 反应 不 仅 与 上 述 的 片断 大 小 隔离 状况 和 人 类 的 干扰 程度 有 关 ,而 且 它 们 与 片断 雨林 的 水 湿 条 件 有 更 密切 的 关系 。 它 们 在 所 观测 群落 的 分 布 状况 如 表 7。 由 表 7 可 以 清楚 地 看 到 ,由 于 保护 区 (植物 园 ) 具 有 较 大 的 面积 (90 hm’), ZARFRE 轻 ,而 且 具 有 多 样 性 的 生境 ,尤其 有 较 好 的 水 湿 条 件 ,所 以 它 不 仅 具 有 种 类 最 多 的 两 栖 爬 行 种 类 ,而 且 具 有 较 多 要 求 水 湿 条 件 较 好 的 穴居 和 水 栖 的 种 类 , 即 具 有 生态 类 型 的 多 样 性 。 在 各 个 龙山 林 中 ,两 栖 假 行 类 的 种 类 有 随 着 龙山 面积 的 减少 而 减少 的 趋势 ,其 中 曼 俄 龙山 由 于 有 一 面 靠近 水 田 ,所 以 在 两 栖 类 中 , 比 其 他 两 个 龙山 物种 稍 多 一 些 。 又 由 于 各 龙山 林内 水 湿 条 件 差 ， 又 缺乏 水 体 ,它们 均 没 有 穴居 两 栖 种 类 和 没有 两 栖 和 有 爬 行 类 的 水 栖 种 类 。 表 7 不 同 生态 类 型 的 两 栖 疏 行 类 在 片断 热带 雨林 的 状况 两 栖 类 Me 4t ay (种 数 /在 种 数 的 负 ) 了 树 栖 8/0.28 11/0.31 19/0. 30 保护 区 ” 地 栖 11/0. 38 14/0. 39 25/0.39 穴 栖 2/0.07 8/0.22 10/0.19 水 栖 8/0.28 3/0.08 11/.21 合计 (种 ) 29 36 65 树 栖 8/0.89 10/0.38 18/0.61 城子 龙山 ib Hi 1/0.11 13/0.50 14/0. 47 穴 栖 3/0.12 3/0.12 7k 三 四 = 合计 (种 ) 9 26 35 树 栖 8/0.62 9/0.50 1740.56 3h #8 5/0. 38 8/0. 44 13/0. 42 BARE 穴 栖 三 1/0.06 1/0.06 水 栖 己 - -- 合计 (种 ) 13 18 31 树 栖 8/0.80 11/0.39 19/0.56 地 栖 2/0.20 14/0.50 16/0. 46 曼 养 广 龙 山 穴 栖 = 3/0.11 3/0.11 水 栖 = = 一 合计 (种 ) 10 28 38 * 西双版纳 植物 园 保护 区 - 244 - 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 CI 4 片断 热带 雨林 30 年 前 后 物种 多 样 性 的 变化 上 述 的 研究 是 比较 了 不 同 状况 片断 热带 雨林 物种 多 样 性 变化 的 一 些 规律 。 那 么 , 随 着 时 间 的 变化 ,片断 热带 雨林 物种 多 样 性 将 发 生 什么 变化 ? 为 此 ,我们 选择 了 曼 养 广 龙 山 的 植物 进 行 了 研究 。 在 1959 年 曼 养 广 龙 山林 面积 约 20 hm’ ,分 布 着 热带 干 性 季节 性 雨林 的 几 个 群落 类 型 。 本 研究 引用 的 样 方 资 料 均 代 表 "“ 龙 果 + 白 榄 "群落 ,面积 均 是 30 mx 50 m。1959 年 的 样 方 资 料 引 自 向 应 海 的 研究 (向 应 海 ,1981) ,而 1991 年 的 资料 是 作者 调查 的 。 需 要 说 明 的 是 ,前 后 样 方 的 具体 位 置 不 完全 吻合 。 群 落 的 建 群 种 决定 了 群落 的 类 型 ,本 研究 对 所 选用 的 前 后 两 个 样 方 的 A 层 成 分 进行 了 相似 比较 , S = 2C/(a + b) X 100 = 211/(13 + 13) 100=84.6, 说 明基 本 相似 ,具有 可 比 性 。 作者 对 区 系 成 分 进行 了 野外 调查 、 标 本 采集 和 室内 鉴定 ,并 对 1959 年 样 方 所 记载 的 物种 进行 订正 ,为 了 便于 比较 ,种 群 类 型 的 划分 仍 采用 向 应 海 (1981) 的 方法 , 即 根据 各 层 的 构造 种 群 成 分 中 是 否 具 有 全 部 层次 的 个 体 划分 为 连续 种 群 (Cp) 和 间歇 种 群 (Ip) 两 类 。 表 8 曼 养 广 龙山 干 性 季节 雨林 植物 物种 30 多 年 来 的 变化 ( 样 方 50 mx 50 m) 物种 名 称 41. 4 = 分 布 区 类 型 群落 确 限 度 AB 糙 叶 树 25/622 2/620 00 0/0 0/2 Ip/Ip 7-1 Ch (Rd+ ,Rw-) 见 血 封 喉 25/101 8/100 “000 0/0 0/0 Ip/p 7-1 Ch (Rd+ ,Rw- ) Be KB 51/1163 9/160 0” 0/0 0/. Ip/Cp 7-1 pr (Rd+ ,Rw- ,Mn) Ath 75/ —2/ =-0/ -0/- 2/= Ip/==- 3 pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 印度 覆 -/50 -/0 -/A -/0 -/. -Ap 7-2 In (Rd+ ,Rw- ) = ie HE -15 -/5 -%M -M -A -“%”p 7-2 Ch (Rd+ ,Rw- ) IK 3/-- 0/- 2/- 1/- 0/- Ip/- 7-3 pr (Rd+ ,Rw- ,Mn) AM ABR 635/46 0/20 7173. 13/13.) , 04, -Ip/Gp- Ted Ch (Rd+ ,Rw,Mn- ) 粘 木 5/62 27/60 = 1/0 0/2 Ip/p 7-3 Ch (Rd+ ) AR 1/5 1/0 0/0 0/3 0/2 Ip/Ip 7-3 Ch (Rd+ ,Rw-) 云南 红豆 0/121 2/120 10 0/1 0/0 ~~ Ip/Ip 16 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 车 里 暗 罗 0/45 1/15 0/- 0/- 2/- Ip/ip 17 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) ER 464/1 3/0 8/6 1/0 0/1 Ip/Alp 7-2 Pr (Rd+ ,Rw- ) 1B 4 'FE BE 16/82 0/80 1/0 0/1 0/1 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 半 枫 树 287/626 11/620 0” 0/2 0/44 IpAp 7-2 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 盆 架 树 1/3 1/2 0/1 2/0 0/2 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) BE A ik B 1/- 0/- 2/- 0/- Ip/- 7-2 Pr (Rd+ ,Rw,Mn-) 山 油 甘 80/75 ”8/45 2/0 1/0 Cp/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 樟 叶 朴 一 /1 一 /4 = 一/ Al) = Als: 7-1 In (Rd+ ,RW,Ma-— ) 许 再 富 等 :片断 热带 雨林 的 “岛屿 效应 "与 物种 多 样 性 消长 规律 研究 « PAS: ( 续 表 ) 物种 名 称 和 分 布 区 类 型 群落 确 限 度 E D 区 B A 类 型 Wwe 404/800 2/20 2/0 1/0 Ip/- 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 齿 叶 猫 尾 森 5 5 -/0 -/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 小 叶 杜 英 4/15 0/5 0/1 0/0 Ip/ip. 71 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 云 树 1157Z=- :37X= 0/- 3/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) KR 61/10 2” 0/0 0/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn) AM 75/18 0/2 1/0 1/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 山 木 串 AIS. ;= -/ -/ Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 红 光 树 60/90 3/10 1/0 0/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 小 叶 红 光 树 34/18 0/72 0/0 1/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 香花 木 姜 子 6/130 34/20 2” 1/0 Ip/Ip ° “7=1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) RTE AK BF -/15 -/5 -/ . -/ Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 破 布 木 4/18 7/2 1/0 0/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 海南 韶 子 0/- 9/- 0/- 0/- IpAlp 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn-) 越南 炭 木 9/18 59/2 3/0 0/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) Fi OH Bb 66/- 5933/= 1/- 1/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 泰国 黄 叶 树 5/18 9/2 9/0 7/0 Ip/Alp 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) CE 海 红豆 5/100 4/20 0/0 i Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 毛 华 瓜 木 15/- 37/- 1/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 合欢 62/- 3/- 1/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 五 月 茶 LS 8/2 3/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 紫 龙 树 IST 六 -/0 Ip/lp 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn-— ) KAY Bt 7/300 41/10 5A Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) HEE RK Se 45/20 27/0 6/0 Ip/lp 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 木 奶 果 20/18 12/2 7/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 猪 肚 森 -/60 -/200 -/A Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) fi Fe 3 L/S v52 2/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) Ry 41/- 10/- 8/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 老挝 棋子 豆 —MS” 3 75 -/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 多 裂 黄 檀 4/20 14/200 0” Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 红果 葱 臭 木 -/8 -/72 -/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) RE Hs 0/- 1/- 1/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 突 脉 榨 0/18 1/2 1/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 算盘 子 =- /15 -/ -/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 越南 山 龙 眼 1/- 1/- 1/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) - 246 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 ( 续 表 ) 物种 名 称 分 布 区 类 型 群落 确 限 度 E D C B A 类 型 RK -/30 -/A0 -A” ip/fip = T= Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 享 氏 李 槛 0/- 2/- 1/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 大 参 -AS5S -/ -A Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 狭 序 豆 树 = VS ii 二 - /0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 毛 果 桐 -A5S -/5 -/ Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) AB ta 0/- 6/- 1/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 美 花 豆 树 ES -/1 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 叶轮 木 0/- 1/- 1/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 披 针 叶 楠 森 22/76 94/4 9/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) Fl BE Ay 2/- 5/- 1/- Ip/Ip, 7/=# Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) RS HK He 0/18 -/2 -/7 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) WA EK 170) -/0 /20 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 巴巴 叶 一 /15 -/5 -/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn-— ) 饼 树 5 -/0 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 越南 山 香 缘 =X60 -/0 -A Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 光 叶 倒 吊 笔 94/- 6/- 2/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) DE A LL ES = 15° 8E 75 Ip/ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) KIRK 3/87 12/3 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) We Mt LL At 0/100 10/22 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 8 FE -/40 -/80 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 大 叶 黄 皮 238/20 77/4 Ip[Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 小 叶 臭 黄 皮 0/- 9/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 泰国 垂 荣 莉 0/18 24/72 ip/Ip = =a Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) Kt AR AT 1/100 42/40 Ip/Ip 7-1 Pr - (Rd+ ,Rw,Mn- ) 银 叶 巴豆 0/200 3/65 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 狗 牙 花 1/50 52/10 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 毛 果 算盘 子 =A. te 5 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 粗 叶 木 1/- 4/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) Se 0/50 93/13 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) Ep BE Ft 2E Ly -/0 -/A” Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) OF tt FY 6/- 1/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) We A 2/50 52/10 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 地 黄 莲 0/- 25/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 玉 叶 金 花 下 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 许 再 富 等 :片断 热带 雨林 的 "岛屿 效应 与 物种 多 样 性 消长 规律 研究 ”22495 ( 续 表 ) 四 E D 区 B A 类 型 Be FE it 4/- 2/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) ert 0/- 204/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 三 角 瓣 花 107=- 287- bp 7=1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 九 节 木 20/- 7/- ipjip. LI 二 工 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 弯 刺 山 黄 皮 Sees om / + Ip/ip ~ 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn-— ) son 25/18 22/2 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) BMH S/- 30/- Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) 粗 叶 悬 钩子 -/15 /5 Ip/Ip 7-1 Pr (Rd+ ,Rw,Mn- ) * 1.1959 年 的 资料 引 自 向 应 海 (1981) ,拉丁 名 经 作者 订正 ;2. 种 群 类 型 species population type, CP: # 2 FF #F continued population, Ip: |i] HK FP FF intermittent population 3 .种群 确 限 度 community exclusiveness,Ch: 特 征 种 (character species) ,Pr: 适 宜 # (preferential species) ,In: 随 遇 种 (indifferent species) ,Ex: 外 来 种 (先锋 植物 (exotic specles) ,Rd: 二 性 季节 性 雨林 (dry tropical rainforest) ,Rw: 湿性 季节 性 雨林 (wet tropical rainforest), Mn: 2 #K (monsoon forest),Eg: 亚热带 常 绿 阔 叶 林 (Subtropical evergreen broad-leaved forest) ,符号 ”+ ”和 ”- "表示 与 该 群落 类 型 联系 程度 的 强 弱 本 研究 对 于 物种 与 本 区 几 个 主要 植被 类 型 :热带 干 性 季节 性 雨林 (Rd) 湿性 季节 性 两 林 (Rw)、 季 雨林 (Mn) 和 南亚 热带 常 绿 阔 叶 林 (Eg) 群 落 的 联系 程度 采用 R. 达 诺 (1972) 群 落 确 限 度 系 统 即 :(1) 特 征 种 (Ch),(2) 适 宜 种 (Pr),(3) 随 遇 种 (In) 和 (4) 外 来 种 (Ex) 进 行 分 析 。“ 曼 养 广 龙山 林 ”50 mx 50 m 样 方 的 植物 区 系 成 分 及 其 种 群 的 变化 见 表 8。 4.1 各 层次 物种 变化 趋势 从 表 8 得 知 ,1959 年 的 样 方 共 有 乔 灌木 68 种 ,1991 年 为 70 种 ,物种 数 差异 不 大 ,而 前 后 的 物种 相似 系数 为 62.0 ,说 明 变 化 较 大 。 HR 曼 养 广 龙 山林 木 本 植物 区 系 成 分 变化 与 物种 群落 学 特征 的 关系 (1959 一 1991) 层次 Ch Pr In Ex 小 计 合计 D N R D N R D N R D N R D N A 4 一 1 7 2 - 一 - 1- 一 - =" (85) 2015) 2015) “15 B 1 - 一 9 3 2 1 1 2 1 = — 12(75) 4(25) 4(25) 20 c 一 - 1 5 5 9 4 3 3 1 2 1 10(50)10(50)14(58) 34 A+B+C 7 43 16 5 33(67)16(33)20(38) 69 D 1 1 - 5 4 1 2 3 5 2 1 1 10(53) 9(47) 71(41) 26 小 计 6 1 2 26 14 12 了 7 11 4 3 2 AB. 25 0 DT 95 (Sp.7%) (86) (14) (25) (65) (35) (32) (50) (50) (61) (57) (43) (33) (63) (37) (39) # it (Sp. ) 9 42 25 9 95 (Rr) : Preserving species% ;Rr:R/(R+D) x 100;Ch: ##4E # character species;D(r): disappearing species% ; Dr= D/(R+D) x 100; Pr: if ‘ # preferential species; N(r) = increasing species% ; Nr=N/(R+D) < 100; Ex: 外 来 种 exotic species; In: 随 巡 种 indifferent species 曼 养 广 龙山 林木 本 植物 区 系 成 分 变化 与 物种 的 群落 特征 关系 的 分 析 结 果 如 表 9。 表 9 表明 物 种 的 消长 与 它们 在 群落 中 所 处 的 层次 关系 密切 。 乔 木 植物 (A.B.C) 保 存 率 (Rr) 高 于 灌木 (D) ;而 在 乔木 层 中 ,新 增 率 则 是 Ax 4 #E 3%] SHH 10 ig eae gare A 2.04 40 8 SHH 30 1.0 204 《一 一: 二- 10 0.0 保护 区 ”城子 BR 8x; — ie ass 保护 区 城子 aR aK 环境 质量 ( 西 园 90h.) (3h.) (4h.) — (14h.) 图 2 片断 雨林 环境 质量 与 物种 丰富 度 在 物种 多 样 性 图 3 不 同 生态 类 型 的 两 栖 疏 行 类 动物 片断 热带 雨林 的 分 布 指数 和 均匀 度 的 关系 A. 树 栖 ,B. 地 栖 ,C. 穴 栖 ,D. 水 栖 3: # 为 推算 数据 )I. 保 护 区 , 开 RMF, 1. Fa, KV . 受 养 广 A. 植 物种 数 ,B. 昆 虫 种 数 ,C. 背 椎 动物 种 数 ; a. 植 物 多 样 性 指数 ,b. 昆 虫 多 样 性 指数 ,c. 兰 椎 动物 数 多 样 性 指数 许 再 富 等 :片断 热带 雨林 的 “岛屿 效应 "与 物种 多 样 性 消长 规律 研究 - 249 - 4.2 WAP S BH Rie 曼 养 广 龙山 林 群 落 ( 样 方 ) 的 A,B,C,D 层 的 物种 多 样 性 指数 的 统计 结果 见 表 9。 表 9 表 BA 1959 年 群落 ( 样 方 ) 的 物种 多 样 性 指数 为 5.2346 ,至 1991 年 减 为 3.9703 ,降低 了 24%. & 层次 的 物种 多 样 性 指数 由 A 至 D 呈 递增 趋势 ,到 1991 年 ,除了 A 层 成 分 的 一 些 预 备 种 群 经 30 多 年 后 上 升 成 为 构造 种 群 ,而 物种 多 样 性 指数 提高 外 ,其 他 层次 都 降低 了 ,下 降 最 多 的 是 C 层 。 4.3 物种 消长 与 其 群落 确 限度 的 关系 表 8 所 表明 的 95 种 植物 中 ,属于 1959 年 原来 的 物种 43 种 ,保存 率 为 63% ,消失 的 25 种 ， 消失 率 34% ,而 新 增加 的 27 种 ,新 增加 率 39% 。 然 而 ,物种 的 消长 与 其 群落 确 限 度 有 密切 的 关系 :@ 物 种 保存 率 :Ch>Pr> InEx;@ 物 种 新 增 率 :Ch< pr< In>Ex,. DOE A Ee PE (Ch) mB ,其 次 是 适宜 种 (Pr)。 经 30 多 年 ,消失 率 和 新 增 率 相 对 平衡 ,而 在 群落 中 消失 和 新 增加 的 主要 是 随 遇 种 (In) 和 外 来 种 (Ex)。 #10 曼 养 广 龙山 林 各 层次 植物 多 样 性 指数 的 比较 (50 mx 50 m 样 方 )* 物种 A 层 BE Cin VATE CY* Dir A+B+C+D iad 1959 物种 数 2 13 33 (37) 5996 植株 数 5 34 96 (135) 946 1080 多 样 性 指数 0.9710 2.5243 4.5364 (4.5228) 4.6450 5.2346 1991 物种 数 10 6 8 (16) 62 78 植株 数 21 21 16 (58) 2414 2472 多 样 性 指数 3.0780 1.7809 2.3748 (2.9880) 3.8056 3.9703 1991~ 1995 物种 数 +8 -7 一 25 ( $21) +3-16 植株 数 +16 aS — 80 (-77) + 1468 +1391 多 样 性 指数 +2°1070" 二 05057434 2 6 全 53480)2 二 05389391 — 1.2643 * 本 表 各 层次 的 物种 多 样 性 指数 系 根据 该 层次 物种 的 种 群 (不 论 是 构造 种 群 还 是 预备 种 群 ) 而 计算 的 , 故 物 种 的 总 数 与 其 他 表格 不 同 ,但 能 较 好 地 反映 处 在 各 层次 的 物种 多 样 性 表 11 曼 养 广 龙 山林 木 本 植物 种 群 类 型 变化 与 物种 的 群落 学 物性 关系 层次 Ch Pr In Ex 小 计 合计 D D D D Dip ofSa) A Mane | 1 5 1 3 一 二 B = 1 7 - 5 1 一 | ae 1 8(50) 0(0) 8(50) 16 C = Ot ere is 一 6 1 DC BEC 3 ULOWN 242272(47727054750 D PW le ie 3 4 2 a &2 1 1 1 6(32) 4(21) 9(47) 19 小 计 3 1 3 18 4 18 4 in ll 1 1 4 26 6 36 68 S:7% © (43) 14) (439) (46) "C0) 245) 27). CO) C73) (7) 177) C66) = (88) Co G3) Sit 7 40 15 6 68 4.4 植物 种 群 类 型 的 变化 趋势 根据 表 8 各 种 植物 种 群 类 型 统计 ,1959 年 原 有 的 68 种 植物 ,具有 连续 种 群 (Cp) 的 29 种 ， 占 43% ,属于 间歇 种 群 (Ip) 的 39 种 , 占 57% ,经 过 30 多 年 以 后 , 具 连 续 种 群 的 植物 仅 12 种 ， » 2350 - 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 占 18% ,减少 25% ,间歇 种 群 的 植物 31 种 , 占 46% ,而 在 群落 ( 样 方 ) 中 消失 的 种 类 有 25 种 , 占 38% 。 和 群落 中 的 种 群 类 型 由 CpIp 或 由 Ip 和 Cp 到 消失 可 视 为 退化 (Dd) ,由 IpCp 为 发 展 (Id) ， 其 他 为 保持 (Rd) , 则 从 表 8 可 以 统计 出 表 11。 由 表 11 可 以 看 出 ,种群 类 型 的 退化 程度 乔木 成 分 略 高 于 灌木 ,而 乔木 层 的 退化 则 是 AEx。 而 种 群 类 型 保持 不 变 的 情况 是 Ch In>Ex。 5 讨论 与 结论 MacArthur 和 Wilson (1963 ,1967) 认为 ,岛屿 生物 种 类 的 丰富 程度 完全 取决 于 两 个 过 程 ， 即 新 物种 的 迁 和 信和 原来 占据 岛屿 物种 的 灭绝 。 当 迁 入 率 和 灭绝 率 相 等 时 ,岛屿 物种 数 达到 动 态 平衡 状态 , 即 物 种 的 数目 相对 稳定 ,但 物种 的 组 成 却 不 断 变化 和 更 新 。 这 就 是 岛屿 生物 地 理 学 理论 的 核心 问题 ( 韩 兴 国 ,1994)。 上 述 对 片断 热带 雨林 物种 变化 研究 结果 基本 上 符合 岛屿 生物 地 理学 的 理论 。 但 由 于 陆地 的 绿 岛 的 形成 和 环境 等 与 海洋 岛屿 存在 着 显著 的 不 同 ,前 者 更 为 复杂 ,所 以 物种 的 变化 有 它 自 身 的 一 些 规律 。 在 海洋 岛屿 上 物种 的 丰富 度 主 要 决定 于 岛屿 的 面积 大 小 \ 间隔 时 间 以 及 与 主要 陆地 的 上 距 离 。 由 于 我 们 对 片断 热带 雨林 的 选择 是 由 西双版纳 傣族 宗教 信仰 所 保护 下 来 的 龙山 林 , 它 们 的 面积 均 较 小 ,分别 是 3,4,14 hm ;它们 通过 乡 规 民 约 获得 了 上 百年 的 保护 ,在 本 世纪 50 年 代 以 前 ,该 地 区 还 保存 有 55% 一 60% 的 森林 覆盖 率 ,所 以 它们 造成 隔离 的 时 间 均 只 有 30 一 40 年 。 由 于 各 地 区 景观 破碎 化 的 程度 不 同 ,而 与 大 片 森 林 的 距离 也 不 同 , 小 的 仅 约 0.5 一 1 km, 大 的 约 10 km。 这 样 ,丰富 度 在 各 片断 热带 雨林 中 虽然 有 差别 ,但 它们 与 热带 雨林 片断 的 大 小 以 及 隔离 状况 除 个 别 外 还 没有 呈 显 著 的 规律 性 变化 。 当 然 ,新 物种 的 迁 人 和 原 片 断 雨 林 物 种 的 灭绝 的 状况 颇 似 海洋 岛屿 的 情况 。 如 在 曼 养 广 龙山 ,对 比 1959 年 和 1991 年 的 样 方 (2500 m’) ,在 1959 年 共有 木 本 植物 68 种 ,到 1991 年 灭绝 了 25 种 ,灭绝 率 36.8% ,而 至 1991 年 该 样 方 共 有 木 本 植物 70 种 ,新 迁 入 27 种 , 迁 入 率 38.6% ,可 以 认为 两 者 是 基本 平衡 的 。 这 种 结 Aj Diamond〈1969) 对 美国 南 加州 沿 岸 几 个 岛屿 上 鸟 类 的 50 年 前 后 变化 的 研究 结果 相同 。 进一步 的 统计 、 分 析 则 发 现 ,各 片断 热带 雨林 物种 的 组 成 和 它们 的 种 群 结 构 、 格 局 等 都 发 生 了 显著 的 变化 。 这 种 变化 与 热带 雨林 的 片断 大 小 ( 因 都 较 小 ) 和 隔离 时 间 ( 因 都 较 短 ) 虽 有 关 系 , 但 不 显著 。 相 反 , 却 与 它们 的 隔离 状况 和 人 类 的 干扰 程度 密切 相关 。 几 个 龙山 林 的 面积 是 曼 养 广 > 城 子 > 曼 俄 , 但 它们 的 环境 优 劣 经 综合 评价 的 结果 是 : 曼 养 广 < 曼 俄 < 城 子 。 而 动 仑 自然 保护 区 以 及 植物 园 保护 区 不 管 是 面积 还 是 环境 条 件 均 优 于 所 有 的 龙山 ,可 视 为 连续 森林 而 作对 照 。 图 2 来 自 表 4 的 数据 ,并 把 它们 作 适 当 的 归 类 。 结 果 表 明 , 植 物 、 状 椎 动物 和 昆虫 等 生物 类 群 ,它们 的 物种 丰富 度 、 物 种 多 样 性 指数 和 均匀 度 ( 除 个 别 外 ) 基 本 上 与 片断 热带 雨林 环境 质量 的 优 劣 成 正 相 关 , 即 保护 区 > 城子 > 曼 俄 > 曼 养 广 。 和 森林 生态 系统 的 片断 化 所 产生 的 生态 环境 的 变化 已 有 过 很 多 的 研究 , 如 Lovejoy 等 (1986) 研 究 报道 了 热带 森林 片断 化 后 ,边缘 10 一 5 m HR AA BBE Hobbs 和 Atkins 《1988) 报 道 了 风 的 影响 加 大 了 植物 的 机 械 损伤 和 水 分 的 蒸 散 。 此 外 也 加 强 了 外 来 种 的 传播 等 。Peck 和 Williamson(1989) 等 报道 了 片断 森林 的 水 土 流失 加 重 。 此 外 ,景观 的 破碎 化 也 导 致 片断 森林 内 生境 异 质 性 的 损失 等 ( 韩 兴国 ,1994)。 我 们 对 片断 热带 雨林 环境 的 变化 的 观察 和 观测 也 都 证 实 了 这 些 变化 ( 许 再 富 ,1994) ,尤其 边缘 效应 (Edge effect) Al A 1 4 hy (internal effect) , 它 使 热带 雨林 内 部 的 小 气候 由 “ 凉 湿 效应 "(Wet — cool effect) [a] “-F BR he” (dry =- 许 再 富 等 :片断 热带 雨林 的 “岛屿 效应 "与 物种 多 样 性 消长 规律 研究 于 -一 warm effeet) 转 化 * 。 由 于 不 同 生 物 类 群 及 其 物种 具有 不 同 的 生物 - 生态 学 特性 ,它们 对 生境 退化 和 不 稳定 的 片断 热带 雨林 具有 不 同 的 敏感 性 ,并 表现 出 不 同 的 适应 性 一 迁 入 或 灭绝 或 训 退 。 如 在 受 干扰 较 严 重 和 靠近 村 社 的 龙山 林 ( 曼 养 广 和 曼 俄 ) 中 ,村 舍 鼠 大 量 繁殖 ,成 为 优势 种 (Ht SE HE BE > 95% ) ,而 森林 鼠 类 消失 或 种 群 很 小 。 由 于 所 有 龙山 林 均 没有 水 塘 或 小 溪流 ,所 以 都 没有 水 栖 型 的 两 栖 仆 行 种 类 。 而 在 植物 园 迁 地 保护 区 不 仅 面积 较 大 ,而 且 具 有 水 塘 和 小 溪流 ,那里 不 仅 分 布 有 较 多 种 类 的 两 栖 扑 行动 物 ,而 且 还 具有 生态 类 型 的 多 样 性 (图 3)。 以 杆 物种 类 而 言 , 曼 养 广 龙 山 经 过 30 多 年 的 演化 ,灭绝 的 主要 是 热带 雨林 的 成 分 ,而 迁 和 的 主要 是 一 些 喜 阳 的 先锋 植物 。 由 于 林内 的 小 环境 的 变化 和 迁 入 植物 的 强烈 竞争 ,已 使 该 群落 A 层 的 31% 和 了 B 层 的 S0% 的 植物 种 类 的 种 群 进一步 退化 , 即 A 层 的 乔木 有 87.5% 和 也 层 的 100% 的 种 类 均 属 间歇 型 的 种 群 类 型 。 所 以 , 随 着 时 间 的 推移 , 现 有 A,B,C 层 的 物种 及 个 体 将 逐步 减 少 。 而 群落 类 型 也 将 发 生变 化 。 上 述 的 研究 表明 ,作为 陆地 绿 岛 的 片断 热带 雨林 ,物种 多 样 性 变化 规律 在 很 大 的 程度 上 与 海洋 岛屿 相似 ,物种 的 灭绝 和 迁 入 基本 上 符合 岛屿 生物 地 理学 的 核心 理论 区 系 成 分 的 动态 平 衡 和 分 类 单元 的 循环 。 所 以 ,对 其 研究 将 可 为 生物 多 样 性 的 有 效 保护 提供 重要 的 理论 基础 。 但 是 由 于 陆地 上 的 绿 岛 与 海洋 上 的 岛屿 具有 显著 不 同 的 历史 背景 和 现在 的 隔离 状况 ,它们 受 人 、 冀 的 干扰 程度 也 不 同 , 很 复杂 。 此 外 ,由 于 不 同 生 物 类 群 及 其 物种 具有 不 同 的 生物 一 生态 学 特性 和 在 群落 中 占据 着 不 同 的 生态 位 ,所 以 它们 在 不 同 的 片断 热带 雨林 中 具有 一 些 更 复杂 的 特殊 变化 规律 ,需要 更 全 面 和 更 深入 的 研究 。 参考 文 献 达 诺 .R. 著 . 张 绅 等 译 .1972. 生 态 学 概论 .兰州 : 甘肃 人 民 出 版 社 韩 兴国 .1994 ,岛屿 生物 地 理学 理论 与 生物 多 样 性 保护 . 见 钱 迎 倩 , 马 克 平 (主编 ). 生 物 多 样 性 研究 的 原理 与 方法 .北京 : 中 国 科学 技术 出 版 社 ,83 - 103 徐 永春 , 姜 汉 侨 ,全 复 ( 主 编 ).1987. 西 双 版 纳 自 然 保 护 区 综合 考察 报告 .昆明 :云南 科技 出 版 社 许 再 富 , 朱 华 , 刘 宏 茂 等 .1994. 滇 南片 断 热带 两 林 植 物 物种 多 样 性 变化 趋势 .植物 资源 与 环境 .3(2) : 9-15 向 应 海 .1981. 滇 南 热带 雨林 中 种 群 配置 的 初步 研究 .云南 植物 研究 .3(1): ST — 73 朱 华 .1990. 西 双 版 纳 热带 雨林 植被 .热带 地 理 .10(3): 234 一 240 Diamond,J. M. 1972. Biogeographic kenetics. estimation of relaxation times for avifauna of Southwest Pacific Islands. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 69: 3199 — 3203 Dress, E. M. 1954. The minimum area in tropical rainforast with special reference to some types in Bangka (Indonesia). Vegetatio. S63 917 — 523 Hobbs, R.J. and Atkins. 1988. The effects of disturbance and nutrient addition on native and introduced amimals in the Western Australia. Journal of Ecology.13: 171-179 Lovejoy, J.E.et al. 1986. Edge and other effects of isolation on Amazon forest fragments. In M. E. Soule(ed). Conservation Biolo- gy. The Scarcity and Diversity . Massachutts:Sinauer ,257 — 285 Mac Arthur, R.H. and E.O. Wilson. 1967. The theory of island biogeography. Princeton: Princeton University Press Peck, A.H. and D.R. Williamson. 1987. Effects of forest cleaning on groundwater. Journal of Hydrology .94:47 — 66 Pielou, E.C.1975. Ecology Diversity. New York: John Wiler and Sons,371 — 387 S.Hannon,C.E.and W. Wiener. 1949. The mathematical theory of communication . Vrbanna: Univ. Illinois Press Soule,M.E. and B. A. Wilcox. 1980. Conservation Biology: An Evolutionary-Ecological Approach . Sounder, Massachusett: Sin- * 有 关 研 究 结 果 将 进一步 整理 发 表 + 252. * 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 auer Associates,395 WRI,IUCN 和 UNEP.1992. 中 国 科学 院 生 物 多 样 性 委员 会 译 .1993. 全 球 生物 多 样 性 策略 .北京 :中 国标 准 出 版 社 STUDIES ON THE “ISLAND EFFECT OF FRAGMENTED TROPICAL RAINFORESTS AND THE REGULARITY OF THE CHANGE OF SPECIES DIVERSITY Xu Zaifu',Zhu Hua’, Yang Lan*, Liu Hongmao', Yang Datong’, Wang Yingziang’ , Yang Darong? , Li Zhacda* (Tropical Garden of Xishuangbanna, Chinese Academy of Sciences, Mengla, Yunnan 666303) (*Kunming Institute of Zoolgy, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650223) Some“ Longshan (Dragon Hill) forests”, which were kept originally and became “green is- lands” because of the religious belief in the history of Dai Nationality, were selected as research ob- jects in this paper to study the so-called “island effect” of the fragmented tropical rainforests; and the same vegetation forms distributed in the Xishuangbanna Nature Reserve were also selected as comparison by assuming them as not being disturbed in continuum forests. The result of this re- search shows that the regularity of the change of species diversity in the fragmented tropical rain- forests in land is similar to that of islands in the sea, for the extinction and immigration of species accord with the core theory of island biogeography, i.e. the dynamic balance of floristic elements and the circulation of taxonomic units,on the whole. Therefore, this research will be able to PIO; vide an important theoretical basis for the effecient protection of biodiversity. Key words: Xishuangbanna, Longshan (Dragon Hill) forest, Rainforest, F ragmentation, Island effect ,Species diversity 高 贤明 等 :秦岭 太白 山 弃 耕地 植物 群落 演 蔡 的 生态 学 研究 3 秦岭 太 日 山 弃 耕地 植物 群落 演 替 的 生态 学 研 it | . 演 替 系列 的 群落 基本 特征 及 其 生活 型 谱 分 析 高 贤明 陈 灵 艺 BRE 万 师 强 EH (中 国 科学 院 植物 研究 所 ,北京 ”100093) 摘要 ”研究 了 太 和 白山 弃 耕 地 处 于 各 演 蔡 阶 段 的 植物 群落 的 组 成 和 结构 ,分 析 了 演 替 系列 的 群 落 生活 型 谱 ,结果 证 明 ,在 次 生 裸 地 的 演 替 过 程 中 ,群落 组 成 成 分 在 生活 型 谱 上 显示 了 明显 的 变化 趋势 : 随 着 演 蔡 的 进展 ,群落 由 一 年 生生 活 型 植物 (T) 占 优势 迅速 地 过 渡 到 以 地 面 芽 植物 生活 型 (H) 和 高 位 芽 植 物 生活 型 植物 (Ph) 占 优势 。 在 整个 演 替 过 程 中 ,一 年 生 植物 ,无论 是 物 种 数 还 是 个 体 数 ,在 群落 中 所 占 的 比重 均 呈 倒 “ 本 型 下 降 ,而 高 位 芽 植 物 则 呈 SHEA, 关键 词 AOL FH. 群落 演 替 ”生活 型 谱 分 析 1 引言 群落 演 蔡 的 研究 一 直 是 生态 学 领域 的 一 个 热门 话题 。 本 世纪 初期 ,Clements(1916) 系 统 地 提出 了 演 替 学 说 ,为 群落 演 替 的 研究 芮 定 了 科学 的 基础 。 随 着 近年 来 计算 机 及 其 它 学 科 的 RE ,群落 演 蔡 的 研究 也 逐渐 地 由 定性 描述 阶段 发 展 到 定量 分 析 阶 段 ,并 通过 群落 与 环境 之 间 关系 的 动态 分 析 和 模拟 ,建立 演 蔡 的 动态 模型 ,用 来 反映 群落 随时 间 的 变化 趋势 以 及 预测 群落 对 环境 变化 的 反应 (Kapp, 采 永 旧 译 ,1985;MeCook,1994)。 SS” 群落 演 蔡 的 研究 是 基于 对 同一 群落 在 不 同 的 时 间 系 列 中 的 变化 来 进行 的 。 但 由 于 演 寿 ， 尤其 是 森林 群落 的 演 蔡 是 一 漫长 的 过 程 ,在 短期 内 很 难 获 得 演 蔡 过 程 的 全 部 信息 。 因 此 ,如 何 在 比较 短 的 时 间 内 尽量 多 地 了 解 群落 演 蔡 过 程 中 的 基本 信息 是 研究 的 关键 。 通 常 , 人 们 通过 对 相同 或 相似 的 环境 条 件 ( 立 地 条 件 )、 群 落 受到 相同 或 相似 的 干扰 ， 但 发 育 的 时 间 明 显 不 同 的 群落 类 型 作为 研究 群落 演 蔡 的 对 象 (Daubenmire, 陈 庆 诚 译 ,1982; Mueller-Dombuis 和 Ellen- _ berg, #8 S28 it HE , 1986). 随 着 人 类 活动 的 增强 ,生境 的 破碎 化 和 由 此 而 导致 的 生态 系统 的 退化 正 日 益 引起 生态 学 和 社会 各 界 的 广泛 关注 。 研 究 次 生 裸 地 演 蔡 过 程 中 群落 的 物种 组 成 、 群 落 结构 、 功 能 ,以 及 多 样 性 等 方面 的 变化 规律 ,有 助 于 全 面 地 认识 和 理解 演 替 的 实质 ,掌握 演 蔡 的 内 在 机 制 ,为 退化 生态 系统 的 人 工人 恢复 和 重新 组 建 寻找 有 效 的 途径 提供 科学 依据 。 2 研究 方法 2.1 研究 地 区 环境 概况 地 处 暖 温带 南部 边缘 太白 山 是 秦岭 主峰 ,最 高 峰 拔 仙人 台海 拔 3767 m ,为 暖 温带 第 一 高 峰 。 年 均 温 1 一 5 忆 ,年 降水 量 1000 mm 左右 。 由 于 人 类 活动 的 结果 ,在 海拔 1500 m 左右 的 村 落 * 国家 自然 科学 基金 资助 项 目 (39570125) 和 国家 基础 重大 项 目 (85S- PD-31-03) 的 部 分 内 容 ; 中 国 科 学 院 植物 研究 所 生态 室 能 高 明 先 生 参 加 野外 调查 ;野外 工作 得 到 了 陕西 省 林业 厅 、 陕 西周 至 老 县 城 自然 保护 区 \ 太 白山 自然 保护 区 等 有 关 单 位 的 支持 和 帮助 ¥ ae 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 附近 地 势 较 平坦 的 山坡 下 部 ,存在 着 一 定 面积 的 农田 以 及 由 于 土地 日 益 状 菏 而 被 摇 荒 的 弃 耕 Hh, RA EB REMAKE (Avena xzda )。 由 于 摇 荒 的 时 间 不 同 , 因 而 发 育 着 处 于 不 同 演 替 阶段 的 群落 类 型 。 2.2 样 地 选择 根据 群落 的 外 魏 和 组 成 ,选择 了 刚 被 摇 荒 的 以 一 年 生 草 本 植物 为 优势 种 的 群落 类 型 ,以 多 年 生 草 本 植物 为 优势 种 的 群落 类 型 ,以 灌木 或 乔木 树种 的 早期 阶段 构成 其 外 犁 主 要 特征 的 群 落 类 型 WAH (Populus ) Pl ( Salix). #E ( Betula ) 等 属 喜 光 乔 木 树种 构成 外 狐 主 要 特征 的 群落 类 型 ALA Bi AT HB EK ( Quercus aliena var. acuteserrata ) 为 主 的 乔木 树种 构成 外 瑶 主 要 特征 的 群落 类 型 等 群落 演 蔡 的 几 个 主要 阶段 ,各 设置 3x35 个 样 地 进行 调查 。 根 据 摇 匾 的 时 间 顺 序 和 群落 更 新 调查 推测 ,太白 山海 拔 1500 m 左右 的 奔 耕 地 植物 群落 演 蔡 的 途径 符合 上 述 排列 顺 序 , 即 :一 年 生 草 丛 多 年 生 草丛 、 灌 木 、 杨 桦 混交 林 、 栎 、 械 混交 林 ,如 果 没 有 外 界 干扰 ,并 将 进 一 步 演 替 成 为 太白 山 这 一 海拔 高 度 地 带 的 典型 垂直 地 带 性 群落 一 锐 齿 桥 标 林 ,因此 ,本文 将 锐 齿 Bit TR KAD A Ue AY TH Ae BFE 2.3 样 地 调查 包括 锐 齿 桥 标 林 在 内 , 选 定 了 6 个 植物 群落 类 型 作为 太白 山海 拔 1500 m 左右 弃 耕 地 自然 演 替 系列 的 6 个 典型 演 替 阶段 , 共 设置 了 23 个 样 地 进行 了 调查 。 样 地 大 小 按 群 落 类 型 或 调查 对 象 的 不 同 分 别 为 :草地 1 mx1lm, 灌 丛 10 mx 10 m, 乔 木林 20 mx20 m。 每 个 灌 从 样 地 内 设 1mx1l m 样 方 3 个 ,对 草本 层 进 行 调查 ;乔木 林 样 地 划分 为 10 mx10 m 样 方 4 个 ,分 别 调 查 各 个 样 方 中 乔 木 和 灌木 ,每 一 个 10 mx 10 m 样 方 内 设 2 一 3 个 1mxlm 小 样 方 对 草本 层 进行 调查 。 3 结果 与 讨论 3.1 不 同 演 替 阶段 群落 的 基本 组 成 处 于 不 同 演 蔡 阶段 的 群落 不 仅 在 群落 的 外 魏 和 结构 上 存在 着 很 大 的 差异 ,而 且 在 群落 的 种 类 组 成 上 也 是 极 不 相同 的 。 3.1.1 一 年 生 草 从 群落 阶段 扬 荒 伊始 ,农作物 田间 杂 草 和 传播 能 力 很 强 的 一 年 生 草本 植物 迅速 侵入 并 定居 ,组 成 以 一 年 生 草 本 植物 为 优势 种 群 的 群落 类 型 ,群落 总 盖 度 不 足 50% 。 常 见 的 种 类 有 :人 金 狗 尾 草 ( Se- taria glauca ) , # ( Chenopodium album ) , & #8 ( Elschotzia ciliata ). Be HE HE OK AB ( Melilotus suaveolens ) .#( Polygonum spp. ), BF # # (Avena nuda), Fi (th 2K A AS B (Carex agglomerata ) \ 3 ti ti (Artemisia mazomgolica ) 等 。 显 然 , 这 些 种 类 中 尚 有 一 些 应 属于 森林 群落 的 成 分 ,虽然 经 过 多 年 的 耕种 ,但 由 于 它们 具有 很 强 的 根 药 能 力 , 所 以 仍 遗 留 下 来 。 3.1.2 多 年 生 草丛 群落 阶段 由 于 缺乏 外 界 干扰 ,多 年 生 草 本 植物 在 群落 中 的 地 位 得 到 巩固 和 发 展 ,并 随 着 时 间 的 推 B ,在 空间 逐渐 占据 了 优势 ,群落 的 盖 度 大 大 提高 , 达 70% 以 上 。 一 年 生 草本 植物 种 类 受到 了 抑制 , 蔡 、 加 莲 等 从 群落 中 消失 或 几乎 消失 , 金 狗 尾 草 、 香 暮 等 一 年 生 草本 虽然 仍 占有 一 席 之 地 ,但 个 体 数 却 大 大 减少 。 群落 开始 出 现 一 些 草 质 层 间 植 物 ,如 野 更 豆 ( Vicia spp.)、 三 籽 两 型 豆 (Amzzpjicarpaea peatrisperma ) 等 ,同时 ,少数 灌木 或 乔木 树木 的 幼苗 也 开始 出 现 ,如 柳 (Salix spp. )、 珍 珠 梅 ( Sorparia Ririloruii ) 等 。 3.1.3 HAMMER 高 贤明 等 :秦岭 太白 山 弃 耕地 植物 群落 演 蔡 的 生态 学 研究 : Bea 此 时 群落 高 度 达 2 一 3 m ,灌木 种 类 较 多 , REA IK (Indigofera kirilowii ) 六 道 木 (A- belia engleriana )、 金 花 忍 冬 (Lomicera chrysantha ), 4+ i F ( Elaeagnus multiflora ). fA = (Rhamnus spp. ) 等 外 ,还 有 桦 (Betulia spp.) 0. LH ( Populus davidiana ) , HE fix ® ( Prunus conadenia ) . Wi -¥ ( Malus pgaccata ) 等 乔木 树种 的 幼苗 和 幼 树 混 生 其 中 。 由 于 高 度 上 与 灌木 属于 同一 层次 ,因此 ,它们 在 群落 的 结构 和 外 魏 上 所 起 的 作用 并 不 明显 。 灌 木 层 盖 度 较 大 , 因 而 草本 层 和 稀疏 ,种 类 减少 , 仅 零 星 分 布 着 一 些 耐 萌 的 苦 草 、 蛇 莓 (Ducheszea indica ) , #3 ( Vio- la biflora ) dé FH ( Agrimonia pilosa ) 等 。 a £ a € a 2 ka i. a % = € = a = 到 泻 蔡 阶段 泻 替 阶段 Al 太白 山 弃 耕地 植物 群落 演 蔡 过 程 中 的 生活 型 谱 动态 3.1.4 杨 、 桦 混交 林 阶 段 当 群 落 进一步 发 展 时 ,在 灌 丛 阶段 群落 的 灌木 层 中 的 已 占 了 相当 比例 的 乔木 树种 的 幼苗 幼 树 迅速 地 超过 灌木 层 ,形成 乔木 层 。 乔 木 层 的 形成 对 灌木 层 一 些 喜 光 种 类 起 到 了 抑制 作用 ， 乌 柳 (Saliz cheiioplila ) 等 柳 属 灌木 珍珠 梅 牛 奶子 等 长 势 渐 误 ,直至 枯死 ,灌木 层 盖 度 下 降 到 50% 或 更 低 ,一 些 耐 荫 的 种 类 ,如 金 花 忍冬 小 时 (Berperis spp.) 悬 钩子 (Ruxpuws spp. ).7\i8 AK BAL A BH ( Spiraea firschiana ) FEWER # (Smilax stans)\ VO) ( Lonicera szechuani- 4a) 等 则 得 到 了 发 展 或 定居 。 由 于 林 下 散射 光 和 光斑 的 增加 , 林 下 草本 层 也 得 到 了 发 展 , 但 种 类 却 与 草丛 和 灌 丛 阶段 大 不 相同 , 除 苦 草 等 少数 种 外 ,其 他 种 类 几乎 全 部 为 新 侵 人 种 ,如 玉 人 竹 (Polygonatum spp. ).= #8 Ik # 3a ( Aster ageratoides ) , = 4 56% ( Pedicularis muscicola ) , #& 3p ( Phlomis umbrosa ) , $+ & H (Carex siderosiicta ) 等 等 , 层 盖 度 有 所 回升 , 达 40% 左 右 。 层 间 植 物种 类 以 木质 蕨 本 植物 为 主 , 有 五 味 子 (Schisazazra chinensis ) . FA HE RR ( Celastrus orbicu- latus ) =. PK P EP HH ARR S&S BY EK ( Acer spp. ) Bi Ar HS ER . OG BRE RR AT ( Toxicodendron ver- nicifluum ) , HE. 1H 3h Hh BD. 3.1.5 FRR RRB KL FE BES RE ROA EP, OR RE OSA A FERS Be RAL Ha BA HE 8e F TT 1B ER ae A OK EE , FE BE TS ER SL ty A HE YR 26 PK, = AE S&B ( Lin- dera obtusiloba ) 也 是 一 速生 树种 {AE eh BE EE WR AAD ER th Ee PO RR EY OF 一 个 亚 层 FHAKSBATADUF SERRE RES IUL ARR AE. MORE RA, — BY Bae BY BPE Ys PK RE Ay AEE aT SY a8 HT eB HA, TE ET HS ER A 2 TTT BBE Be A ES TTD 得 参差 不 齐 。 灌 木 层 由 于 耐 萌 种 类 得 到 了 发 展 而 盖 度 有 了 较 大 的 提高 。 林 下 草本 层 呈 零星 斑 块 状 分 布 ,种 类 主要 有 狭 叶 苔 草 (Carez lanceolata )、 黎 芦 ( Veratum nigrum ) HBR RX * 256° 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 人 (Convallaria majalis ). 27% (Allium victorialis ) AB IH XE 3G (Saussurea mutabilis)#. Je Ia 植物 比较 发 达 , 种 类 也 较 多 , RR RE RD , Se 9S Ld (“Vitis amurensis ) #0 BR LW i (Clematoclethera lasioclada )“#. kK F BH HA EBW BM. BMA E , HAA ER 相似 ,但 杨 、 桦 等 喜光 树种 苗木 数量 却 大 大 减少 。 3.1.6 BEd Mt AR BP . 由 于 白桦 ` 山 杨 的 衰亡 , 锐 齿 榭 标 最 终 取 而 代 之 ,成 为 群落 占 绝对 优势 的 树种 。 伴 生 树 种 多 位 于 乔木 层 的 下 面 一 个 亚 层 之 中 , 仅 有 少数 五 角 枫 、 漆 树 以 及 一 定数 量 的 三 丁 乌 药 等 构成 乔 木 层 的 下 面 的 一 个 亚 层 。 乔 木 层 盖 度 (90% 左右) 的 增加 ,对 灌木 层 树种 产生 了 很 大 的 影响 ,只 有 了 耐 萌 性 能 较 好 的 忍冬 ` 悬 钩子 、 茶 蕨 子 ( Ribes spp.)、 靶 蓝 ( Smilaz spp.) 小 忌 等 成 片 状 分 布 , 层 盖 度 20% 一 40% 。 草 本 层 变化 不 大 ,但 出 现 了 较 耐 萌 的 半 寄 生 一 年 生 草 本 植物 山 葛 花 (Melampyrum rosezu7z ) 。 其 他 一 年 生生 活 型 植物 消失 , 层 间 植物 仍 以 茧 山 柳 、 山 葡萄 等 为 主 。 3.2 演 替 过 程 中 群落 生活 型 谱 动态 特征 由 于 植物 群落 外 瑶 在 很 大 程度 上 是 由 优势 种 类 的 生活 型 所 决定 的 ,群落 的 结构 和 功能 也 与 植物 生活 型 的 多 样 化 程度 有 很 大 的 关系 。 所 以 ,在 演 替 过 程 中 ,群落 的 外 瑶 、 结 构 和 功能 的 变化 ,实质 上 是 群落 生活 型 谱 变化 的 结果 。 因 此 ,分析 演 蔡 过 程 中 群落 生活 型 谱 的 动态 特征 对 于 揭示 演 替 的 实质 和 规律 具有 一 定 的 理论 意义 。 和 群落 不 同 的 演 替 阶段 反映 了 植物 改造 环境 的 过 程 ,并 将 改造 的 现状 通过 群落 的 外 狐 和 结构 反映 出 来 。 采 用 作者 修订 的 生活 型 系统 (高 贤明 和 陈 灵 芝 ) ,对 太白 山 弃 耕地 演 蔡 系列 各 阶段 群落 植物 生活 型 谱 进行 了 分 析 ,结果 表明 :植物 生 活 型 中 的 一 年 生 草 本 植物 在 生态 对 策 上 属于 机 会 主义 者 一 r 对 策 者 , 它 对 环境 条 件 的 变化 尤 其 是 光照 条 件 十 分 敏感 。 因 此 一 年 生 草 本 植物 在 群落 生活 型 谱 中 所 占 比 重 的 变化 ,应 与 群落 的 演 蔡 变化 相关 联 , 特 别 是 一 年 生 草 本 植物 相对 密度 的 变化 ,更 能 反映 这 一 点 ( 表 1)。 由 图 1 可 以 看 出 , 演 蔡 过 程 中 群落 主要 的 植物 生活 型 的 变化 趋势 十 分 明显 :一 年 生 植物 生活 型 无 论 是 物种 相对 多 度 还 是 个 体 数 相对 多 度 ,在 生活 型 谱 中 所 占 的 比重 均 呈 倒 “J 型 下 降 趋 势 , 而 高 位 芽 植 物 (Ph) 则 呈 “S 型 上 升 趋势 ,其 第 一 个 拐点 位 于 灌木 群落 阶段 ,第 二 个 拐点 则 位 于 群落 演 蔡 项 极 的 前 一 个 阶段 一 标 、 械 混交 林 阶 段 ,符合 群落 演 替 过 程 中 物种 组 成 的 生活 型 变化 特征 (Odum, 1969) 。 | 3.3 演 替 趋势 分 析 Ace “Benla 全 Loderm + Pinus Populus +-Quercus #Salix -* Tuxicodendron 幼苗 数 百分比 演 蔡 阶段 图 2 太白 山 弃 耕 地 演 蔡 系列 主要 树种 更 新 变化 趋势 高 贤明 等 :秦岭 太白 山 弃 耕 地 植物 群落 演 蔡 的 生态 学 研究 * Bon * 森林 群落 的 林 下 更 新 状况 能 够 较 好 地 反映 群落 的 动态 趋势 。 表 2 是 太白 山 弃 耕地 演 蔡 系列 的 林 下 主要 树种 更 新 调查 的 结果 , 它 显 示 了 在 演 蔡 初 期 的 灌 外 阶段 时 ,首先 侵入 的 乔木 树 种 是 喜光 速生 而 寿命 较 短 的 山 杨 和 柳 (Saliz caprea,S. permollis), WDB A) HE ( Betula costata,B. platyphylla)#. (a A WH & BY ER, HK Acer mono, A. maximowiczii', A. grosseri , A. giraldii Se) $4 TH ER ( Quercus aliena var. acuteserrata ). = 3 4 ( Lindera obtusiloba ) 、 %( Toxicodendron vernicifluum ) \4 tl HS (Pinus armazdii) 等 耐 萌 或 较 耐 萌 的 树种 相继 出 现 在 更 新 层 中 。 由 表 2 和 图 2 可 以 看 出 , 演 蔡 总 的 趋势 是 以 锐 齿 桥 栎 为 优势 种 的 标 林 , 色 木 械 、 三 醚 乌 药 和 漆 树 虽然 能 与 锐 齿 桥 栎 长 期 共存 ,尤其 是 色 木 械 , 其 更 新 苗 始 终 多 于 锐 齿 桥 标 ,但 由 于 它们 生长 速度 较 慢 ,在 高 度 上 又 处 于 乔木 层 较 低 的 一 个 亚 层 。 因 此 ,如 果 没 有 外 来 干扰 的 话 ,在 演 蔡 过 程 中 这 些 树种 对 锐 齿 桥 标 在 群落 中 的 主导 地 位 构 不 成 威胁 。 喜 光 的 树种 山 杨 和 柳 很 快 从 群落 中 退出 ,只 有 黄花 柳 作 为 伴生 种 能 较 长 期 地 保留 在 群落 中 ,华山 松 最 终 也 将 从 群 落 中 消失 。 Rl 太白 山 弃 耕地 演 替 过 程 中 群落 的 生活 型 谱 生活 型 演 替 系列 successional series* ~ 生活 型 “ 阶段 1 阶段 2 阶段 3 阶段 4 阶段 5 阶段 6 SPRA SPNRA SPRA SPNRA SPRASPNRA SPRASPNRA SPRA SPNRA SPRA SPNRA G .0515 .1753 .1245 .1260 .1290 .0789 .1014 .0447 .0648 .2642 .0577 .0514 H .5152 .3014 .6129 .6563 .6452 .1913 .2464 0412 .1481 .1500 .1923 .0644 ‘Ph 0 0 -0978 .0136 .4200 26093) £5970. .8936 »» 6944 ie0S791 25962") (5417 下 .3030 .5170 .1335 .1923 .0800 .1165 .0632 .0043 .0278 .0021 .0192 .0056 O 70303" 00631 .0323 {0118 0323 .0023° 0579). 0162 .2064900360 346 由 23369 注 x*G: 地 下 芽 ,H: 地 面 芽 ,Ph: 高 位 芽 了 :一年生 ,O: 其 它 生活 型 ; * * SPRA: 同 一 生活 型 物种 相对 多 度 ;SPNRA: 同一 生活 型 的 个 体 数 相对 多 度 表 2 太白 山 弃 耕地 演 替 系列 林 下 主要 树种 更 新 状况 演 蔡 系列 树 种 阶段 3 阶段 4 阶段 5 阶段 6 th Acer spp. 13 49 62 65 # Betula spp. 36 29 2 0 三 极 乌 药 Lindera obtusiloba 0 27 48 55 华山 松 Pinus armandii 0 19 20 0 i Populus davidiana 41 32 14 1 Be A PA EK Quercus aliena var. acuteserrata 2 26 51 62 柳 Salix spp. 61 18 29 2 漆 树 Tozicodendron vernicifluum 0 7 18 21 4 结语 1. 位 于 太白 山海 拔 1500 m 左右 的 弃 耕 地 所 发 生 的 次 生 演 蔡 的 几 个 基本 阶段 是 :一 年 生 草 * 258 > 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 DA. 2 AE AE BE DA HE DA iy BEER 30 BK ER BIEL 22 OK ,根据 群落 更 新 层 和 这 一 垂直 地 带 的 典型 地 7g HE BE PS EAL BT, WE AY TA HT i EA BF PS RB ; 2. 演 蔡 过 程 中 ,由 于 群落 层次 的 增加 ,群落 的 组 成 物种 旺 上 升 趋势 ,总 盖 度 的 增加 表明 群 落 对 环境 资源 的 利用 率 逐 步 提高 ,群落 的 生产 力 在 上 升 ; 3. 植 物 生活 型 谱 是 群落 外 狐 、 结 构 和 功能 的 直观 的 反映 ,一 年 生 植物 在 生态 对 策 上 属 r 对 RA , 演 蔡 的 早期 ,一 年 生 植 物 的 种 数 ,尤其 是 个 体 数 占 有 绝对 优势 , 随 着 演 替 的 进展 ,一 年 生 植物 在 群落 中 所 占 的 比重 呈 倒 “本 型 下 降 ; 4. 高 位 芽 植 物 对 森林 群落 的 外 和 狐 和 结构 起 关键 的 作用 。 在 次 生 裸 地 演 蔡 过 程 中 ,高 位 芽 植物 从 无 到 有 , 呈 “S 型 上 升 趋势 ,其 拐点 一 个 在 灌木 群落 阶段 , 另 一 个 在 标 、 械 混交 林 阶 段 。 第 二 拐点 之 后 ,高 位 芽 植 物 在 群落 中 所 占 的 比例 趋 于 平稳 ,表明 群落 演 蔡 处 于 相对 稳定 阶段 。 参考 文 南 郝 占 庆 , 陶 大 立 , 赵 士 洞 .1994. 长 白山 北 坡 阔 叶 红 松林 及 其 次 生 白 桦 林 高 等 植物 物种 多 样 性 比较 .应 用 生态 学 报 .5 (1):16 =23 刘 玉 成 , 缪 世 利 , 杜 道 林 .1993. 四 川 结 云 山 常 绿 阔 叶 林 次 生 演 蔡 及 其 物种 多 样 性 的 研究 .武汉 植物 学 研究 .11 (4): 327-336 能 利 民 , 钟 章 成 .1991. 四 川 绍 云 山 森林 群落 的 同期 发 生 演 替 及 其 模型 预测 .生态 学 报 .11(4):49 - 53 Clements, F.E.1916. Plant Succession: Analysis of the Development of Vegetation . Washington: Carnegie Inst Daubenmeir,R.1968. 陈 庆 诚 译 .1982. 植 物 群 落 一 植物 群落 生态 学 教程 .北京 :人 民 教 育 出 版 社 ,113- 131 Mueller-Dombois,D.Ellenberg,H.1974. 鲍 显 诚 , 张 绅 , 杨 邦 贵 等 译 .植被 生态 学 的 目的 和 方法 .北京 :科学 出 版 社 ,247- 271 Knapp,R.1974. 泉 永昌 等 译 .1986. 植 被 动态 .北京 :科学 出 版 社 Horn ,再 ,S.1975. Forest succession. Scientific American. 232 (5): 90-98 Mccook, L. J. 1994. Understanding ecological community succession: Causal models and theories,a review. Vegetatio. 110: 115- 147 ; Odum, E. P. 1969. The strategy of ecosystem development. Science. 164: 262-270 Tumer, T. 1983. Facilitation as a successional mechanism in a rocky intertidal community. Am. Nat..121: 720-728 Tilman ,D.1985. The resource ratio hypothesis of plant succession. Am. Nat. 125: 827-852 van der Valk. 1981. Succession in wetlands: a Gleasonian approach. Ecology. 62: 688 — 696 ECOLOGICAL STUDIES ON THE PLANT COMMUNITY SUCCESSION ON THE ABANDONED FARM LAND IN TAIBAISHAN ,QINLING MOUNTAINS I. THE BASIC FEATURES AND LIFE-FORM SPECTRA OF THE SUCCESSIONAL SERIES Gao Xianming , Chen Lingzhi , Huang Jianhui , Wan Shiqiang , Wang Wei (Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093) The component species and structures of the successional stages of plant communities which occur on the abandoned cropland in Taibaishan, the peak of Qinling Mountains, were studied. Based on an analysis of the life-form spectra of the communities at different successional stages, it was found that during the course of the succession occurring on the secondary bare area, the life- 高 贤明 等 :秦岭 太白 山 弃 耕 地 植物 群落 演 替 的 生态 学 研究 0 form spectra of the component species of the communities at different successional stages showed an apparent trend of changes: As the succession progress, the component species of the communi- ties at the successional stages, which were dominated by the annual herb species (therophytes) at the first stage, was rapidly replaced and dominated by the phanerophytes. There are mainly six stages of the successional series: annual herbosa, perennial herbosa, scrub, Populus-Betula mixed forest, Quercus aliena var. acuteserrata-Acer spp. mixed forest and Q. aliena var. acuteserrata forest. Key words: Taibaishan, Abandoned cropland, Succession, Successional stages, Life-form spec- trum analysis « 260 - 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 乌江 流域 喀斯特 生态 系统 生物 多 样 性 与 流域 梯级 开发 的 相关 变化 效应 研究 | AK Fp HE Ta (贵州 山地 资源 研究 所 ,贵阳 = 550001) 摘要 乌江 流域 岩溶 地 貌 广 布 ,生态 环境 脆弱 ,同时 又 是 我 国 未 来 16 片 重 点 开发 的 贫困 地 区 之 一 ,流域 梯级 开发 将 对 区 域 振兴 起 到 巨大 作用 ,但 对 生物 多 样 化 也 将 产生 严重 影响 5 为 此 ， 本 文 从 流域 喀 斯 和 自然 景观 多 样 性 ;流域 喀斯特 生态 系统 的 发 展演 化 规律 ;流域 主要 物种 分 布 格局 及 珍稀 物种 编目 ;流域 梯级 开发 对 关键 物种 的 影响 及 遗传 基因 流域 流失 分 煌 ;流域 生物 多 样 性 的 形成 机 制 特征 "等 几 个 问题 进行 分 析 探 讨 , 以 为 有 关 部 门 提 供 规划 建设 参考 。 KEW: 乌江 流域 生物 多 样 性 梯级 开发 乌江 是 长 江上 游 南岸 最 大 的 一 条 支流 ,全 长 1037 km ,流域 面积 86553.9 km2 , 为 贵州 省 最 大 水 系 ` 流 域 位 于 我 国 南方 典型 喀斯特 区 ,河谷 深切 , 山 灾 起 伏 ,水 能 资源 及 生物 资源 丰富 。 从 70 年 代 初 开始 国家 在 流域 内 规划 建设 11 梯级 电站 (至 今 已 建成 投 3 个 ) ,总 装机 容量 879. SkW ,年 发 电量 436.7 亿 kW'h,11 个 梯级 电站 建成 后 将 对 流域 的 经 济 起 到 巨大 的 振兴 作用 ， 但 也 会 对 生物 多 样 性 产生 严重 的 影响 ,如 许多 典型 的 自然 景观 被 淹没 ,很 多 珍稀 物种 的 栖息 地 将 受到 掠夺 ,为 此 ,本 文 从 以 下 几 个 方面 进行 初步 研究 探索 。 提出 有 关 数 据 和 理论 依据 ,为 有 关 决 策 部 门 和 开发 建设 单位 提供 参考 。 1 流域 喀斯特 自然 景观 的 多 样 性 特征 1.1 源头 高 山 草 句 自然 景观 高 山 草 甸 自 然 景观 主要 分 布 源 海拔 2200 一 2300 mm 高 原 面 上 ,地势 较 平缓 ,气候 温 凉 ,年 均 温 8.5~11.8 C, FAK, KARI, + EE BS Ly Sh BE ARH, ARAN BG 60% , 产 草 平 均 285 g/m’, $B HF ( Festuca ovina), ¥AK (Poa annua ) 、 a kamoji) = , 兼 有 零星 灌 丛 ,一 派 南 方 草场 的 自然 景象 。 1.2 深 切 河 谷 喀斯特 自然 景观 整个 流域 喀斯特 地 瑶 发 育 ,深切 峡谷 很 长 ,其 自然 景观 具有 深 、 陡 、 险 .美的 特点 ,在 裸露 或 半裸 露 岩 石上 生 长 有 化 香 ( Platycarya /omgizpes)、 月 月 青 ( Ttea ilicifolia ) 石楠 (Photimia serru- lata ) 等 树种 ,自然 植被 保存 较 好 ,是 猴 和 雇 等 动物 的 栖息 地 。 1.3 河岸 盆地 农田 自然 景观 在 深 河 谷 的 某 些 地 段 常 有 小 面积 的 冲积 平地 ,土壤 肥沃 ,气候 温润 ,是 山区 的 主要 农耕 区 。 1.4 缓 坡 农耕 地 自然 景观 在 中 下 游 地 区 ,有 大 片 的 缓坡 农耕 地 , 层 层 梯田 沿 山 环绕 ,缓坡 旱地 随 山 起 伏 ,其间 各 种 经 BE AK BG AS RR AR FAP AL ,这 是 典型 的 西南 山区 少数 民族 长 期 耕作 的 生息 地 。 * 国家 自然 科学 基金 资助 项 目 编号 49661007 李 久 林 等 :乌江 流域 喀斯特 生态 系统 生物 多 样 性 与 流域 梯级 开发 的 相关 变化 效应 研究 261 1.5 原始 喀斯特 森林 自然 景观 | 在 流域 的 崇山峻岭 中 , 常 保存 有 少量 残存 的 原始 喀斯特 森林 ,其 树种 比较 丰富 ,有 樟 科 、 胡 ME FLA. MALL PTR ESR RA 五 加 科 及 无 患 子 科 等 树种 ,有 的 还 是 珍稀 物种 ， 是 天 然 的 植物 基因 库 ,也 是 目前 一 些 大 型 野生 哺乳 动物 及 鸟 类 的 栖息 地 。 1.6 次 生 针 叶 林 、 灌 木 自 然 景 观 流域 内 有 大 面积 的 次 生 针 叶 林 及 灌木 林 , 针 叶 林 主 要 为 马尾 松林 和 人 少量 杉木 ,是 主要 用 材 林 基 地 。 灌 木林 有 两 种 类 型 , 即 岩 溶 地 区 的 芯 刺 灌 丛 及 砂 页 岩 地 区 的 白 栎 茅 栗 灌 丛 。 2 流域 喀 斯 地 区 主要 物种 的 种 群 格 局 与 关键 物种 的 保护 措施 2.1 流域 地 区 主要 物种 的 种 群 基本 格局 情况 2.1.1 集 群 分 布 格局 物种 这 类 物种 是 流域 内 的 主要 优势 种 ,如 广 布 的 马尾 松林 、 高山 草 场 的 羊 茂 .早熟 禾 等 为 集群 分 布 外 ,还 有 在 岩溶 地 域 的 化 香 、 月 月 青 、 黄 杭 以 及 砂 页 岩 地 区 的 茅 栗 (Castazea seguinii).A EK ( Quercus fabri) th FE BEA AB , ,他 们 常 成 片 成 林 ,也 为 集群 分 布 的 典型 。 2.1.2 随机 分 布 格局 物种 这 种 分 布 格局 有 两 种 情况 ,一 是 少量 珍稀 物种 ,数量 不 多 ,只 有 零星 生长 ,如 半 枫 荷 , 岩 生 红豆 树 等 自然 成 随机 分 布 格局 状况 , 另 一 种 是 人 为 活动 频繁 ,植物 难 成 片 成 林 生 长 ,只 有 零星 残存 分 布 。 2.2 流域 主要 关键 物种 及 珍稀 物种 的 分 布 情况 初步 统计 ,流域 内 的 珍稀 物种 有 28 种 以 上 , 蕨 类 植物 4 种 ,上 游 1 CK BRR Sineprelepis delavayi) ,中 游 2 种 ( 松 叶 蕨 Psilotum nudum ,不 对 称 柳 叶 蕨 Cyrtogenellum iaeguale ) ,下 游 1 种 (低头 贯 众 Cyrtomium nephrolepiodes ) ;裸子 植物 5 种 ,上 游 2 种 (福建 柏 Fokienia hodgin- sit , 短 叶 黄 杉 Pseudotsuga bre-vifolia) , PUFA 3 FEC REL Abies fanjingshanensis , KAAS Pinus taiwanensis var. damingshanensis ， 铁 杉 Tsuga chinensis): # SLM 17 种 ,其 中 一 级 珍 i th WA OH Hl ( Davidia involucrata ) , 4 W ( Cercidiphyllum japonicum ) 等 分 布 在 中 游 一 带 ， KRY fi 1 DW A RS & HK ( Liriodendron chinense ). tt ff ( Eucommia ulmoides )、 钟 3 7K ( Bretschneidera sinensis ) 6 种, 分布 在 中 下 游 ;3 级 珍稀 植物 有 银 钟 花 ( Ha1esia macgregori- _ i) RFR ( Magnolia officinalis ) ,*# i Fi ( Semiliquidambar cathayensis ) i ( Phoebe zhennan ) 等 11 种 ,主要 生长 在 中 下 游 一 带 。 2.3 流域 梯级 开发 对 关键 物种 影响 及 遗传 基因 流失 情况 分 析 乌江 流域 的 梯级 开发 ,是 国家 一 个 重大 工程 ,对 西部 贫困 地 区 的 经 济 振兴 将 起 到 巨大 的 作 用 ,但 由 于 多 个 水 库 的 建设 ,自然 要 淹没 一 些 物 种 的 原生 地 ,要 保护 他 们 ,对 于 个 别 特有 物种 将 进行 异地 迁移 ,有 些 物种 虽 经 异地 迁移 后 保住 了 种 群 , 但 却 发 生 了 某 些 变异 ,这 种 变异 可 认为 是 因为 环境 因子 的 变化 导致 物种 内 部 基因 的 突变 (或 渐变 ) 而 引起 的 ,有 时 因 一 些 优良 的 性 状 流失 ,和 物种 的 经 济 价值 降低 ;如 生长 在 河谷 岸 边 的 柑橘 , 移 栽 到 山上 其 甜 度 降 低 ;一 些 植物 ， 移 栽 到 山上 抗 性 减弱 ,产量 降低 ,诸如 此 类 异地 移 迁 ,就 会 引起 遗传 基因 的 流失 ,为 此 笔者 认为 在 建设 库 站 时 ,对 一 些 稀 有 的 物种 的 异地 迁移 保护 要 遵循 两 个 原则 ,一 是 宜 近 不 宜 远 , 最 好 能 就 近 引 种 迁移 ;二 是 引种 的 环境 因子 要 相似 或 相近 ,这样 才 能 减少 遗传 因子 的 流失 ,从 质 上 保 护 种 群 的 种 质 资源 。 2.4 流 域 珍 黎 物种 的 初步 编目 提纲 * 262. * 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 流域 内 物种 很 丰富 ,要 在 梯级 开发 前 初步 掌握 他 们 的 数量 及 分 布 状 况 ,才能 进行 有 效 的 保 护 , 现 将 笔者 初步 调查 的 主要 编目 提纲 列 于 下 文 , 以 供 参考 。 1. 银 杉 Cathaya argyrophylla Chun et Kuang (中 游 ) 2. Bt Ha Davidia involucrata Baill (中 游 ) 3. 连 香 树 Cercidiphyllum japonicum Sieb. et Zucc.( 中 游 ) 4. EPUB Abies fanjingshanensis Huang, Thu et Fang (中 游 ) 5. # ff Eucommia ulmoides Oliv. (全 流域 ) 6. 福 建 柏 Fokienia hodginsii Dunn Henry et Thomas (上 游 ) 7. FER Liriodendron chinense (Hemsl. )Sarg.( 中 游 ) 8. Pteroceltis tatarinowii Maxim. ( | 2) 9. HHA Euptelea pleiosperma Hook. f. et. Thoms. ( *F }# ) 10. 青 钱 柳 Cyclicarya paliurus (Batal. ) Iljinskaja (中 游 ) 11. Kw Tetracentron sinense Oliv.( 中 游 ) 12. fot RK Psilotum nudum (L.) Griseb.( 上 游 ) 13. 沉 水 海 菜花 Ottelia demersa 了 .LietC.X.You.( 上 游 ) 14.4424 598 Ormosia sacatilis K.M. Lan (中 游 ) 15. A Magnolia officinalis Rehd. et Wils. (中 游 ) 16. 黄 杉 Pseudotsuga sinensis Dode (中 游 ) 17. 半 枫 荷 Semiliquidambar cathayensis Chang (中 游 ) 18. 大 明 松 Pinus taiwanensis Hayata var. damingshanensis Cheng et 工 .K.Fu (中 游 ) 19 .长 苞 铁 杉 Tsuga longibracteata Cheng (中 游 ) 20. 天 麻 Gastrodia elata Bl. (全 流域 ) 21. 高 山 柏 Sabina squamata (Buch.-Hamilt) Ant.( 上 游 ) 22. 铁 杉 Tsuga chinensis (Franch. ) Pritz (中 游 ) 23. 4 tH BS Rhododendron liliiflorum Levl. (中游 ) 24. Be BK EL BS Rhododendron irroratun Franch.( 上 游 ) 25 .低头 贯 众 Cyrtomium nephrolepioides (Christ) Cop.( 中 游 ) 26. EAL Toona ciliata Roen var. pubescens (Franch. ) Hand. -Mazz. 27. 革 叶 械 Acer coriaceifolium Leevl.( 中 下 游 ) 28. Bh ME AR Bretschneidera sinensis Hemsl. ( F ##) 3 流域 生物 多 样 性 的 形成 机 理 及 类 型 特征 3.1 不 同 海拔 的 分 异 影 响 乌江 流域 从 西 到 东海 拔 差异 大 ,源头 赫 章 县 可 乐 大 山海 氢 2241 m, 汇 流 处 涪陵 860 m ,在 海拔 高 度 差异 的 影响 下 ,植被 类 型 各 有 不 同 。 因 而 植物 种 类 各 有 不 同 , 这 就 形成 不 同 特征 的 群 落 及 景观 。 3.2 不 同 立 地 条 件 差异 的 影响 由 于 流域 内 地 质 条 件 复杂 ,形成 不 同 立地 条 件 , 常 有 “十 步 不 同 地 、 百 步 不 同 天 "之 说 ,流域 内 主要 为 喀斯特 地 区 ,也 有 不 少 镶 典 砂 页 岩 发 育 的 酸性 黄 壤 地 带 ,常见 在 一 个 烛 的 范围 内 就 有 钙 质 土 植被 及 酸性 土 植被 两 种 截然 不 同 的 类 型 ,其 物种 群落 甚至 景观 都 不 同 。 3.3 小 气候 的 影响 由 于 流域 内 主要 为 中 山 \ 高 山 山 地 ,不同 的 地 形 ,产生 不 同 的 小 气候 ,就 形成 不 同 生物 群落 及 自然 景观 ,如 流域 位 于 中 亚热带 ,但 在 一 些 低 目 河谷 地 段 , 常 长 有 南亚 热带 的 物种 ,如 芝 枝 和 香蕉 等 , 虽 面积 不 大 ,在 流域 内 却 独树一帜 。 EARS :乌江 流域 喀斯特 生态 系统 生物 多 样 性 与 流域 梯级 开发 的 相关 变化 效应 研究 263 - 3.4 人 工 载 培 及 引种 的 影响 由 于 人 们 因 生 活 及 经 济 的 需要 , 常 引 种 一 些 外 地 良种 ,这 也 会 形成 特殊 的 生物 群落 及 类 型 。 如 茶园 及 各 种 果园 等 。 4 流域 喀斯特 生态 系统 的 演化 机 理 分 析 4.1 自然 演化 机 理 4.1.1 水 分 因子 的 导向 演化 由 于 水 分 条 件 的 不 同 或 变化 会 引起 植物 种 类 生长 的 变化 ,从 而 导致 群落 景观 的 变化 。 4.1.2 温度 因子 的 影响 ( 见 3.3) 4.1.3 土壤 条 件 变 异 的 影响 在 山区 ,由 于 水 土 流失 ,原来 一 些 生 长 需要 土 层 厚 的 物种 被 淘汰 ,而 一 些 耐 脊 、 耐 旱 物种 迁 人 从 而 导致 物种 、 种 群 的 变化 ,进而 引起 自然 景观 的 变化 。 4.2 人 工 改 造 导 向 演进 机 理 4.2.1 源头 草场 改良 在 源头 的 威 宁 可 乐 地 区 进行 人 工 草 场 改良 工程 ,引种 营养 物质 丰富 适口 性 好 的 豆 科 、 禾 木 科 牧 草 ,形成 优良 草场 。 4.2.2 上 游 水 源 涵养 林 的 栽培 和 农耕 地 改造 建设 为 了 控制 水 土 流失 ,上游 在 253" 以 上 坡 耕 地 逐步 弃 耕 还 林 和 荒山 造林 形成 了 一 定 面积 的 水 源 涵 养 林 ,由 原来 的 荒山 秃 岭 逐步 形成 高 原 森 林 和 经 济 景观 。 4.2.3 中 游 经 济 林 的 载 培 为 调整 产业 结构 ,改善 生态 环境 ,将 一 些 坡 耕 地 改造 成 经 济 林 ,形成 了 特殊 的 经 济 林木 群 落 和 自然 景观 。 有 的 改造 成 高 产 稳产 的 梯田 。 4.2.4 优良 农田 植被 区 的 建设 在 河谷 两 岸 及 山谷 中 的 小 盆地 槽 地 是 流域 的 农耕 区 ,这 里 因 土 壤 肥 沃 ,气候 温和 ,水 源 充 足 , 是 稳产 高 产 的 农耕 区 ,由 于 引 和 人 科学 技术 进行 栽种 ,农耕 地 正 向 着 稳产 高 产 的 方向 发 展 , 逐 步 向 着 田园 化 、 规 模 化 和 集约 化 演进 。 参考 文 献 黄 威 廉 等 编 .1989. 贵 州 珍稀 濒危 植物 .北京 :中国 环境 科学 出 版 社 苏 大 学 (主编 ).1987. 贵 州 草地 .贵阳 :贵州 人 民 出 版 社 钟祥 浩 等 编著 .1992. 长 江上 游 环 境 特征 与 防护 林 体 系 建设 (乌江 流域 ) .成 都 :四 川 科学 技术 出 版 社 李 久 林 .1996. 乌 江 流域 环境 经 济 发 展 初探 .长 江 流域 资源 与 环境 .35(1): 11-15 钱 迎 倩 ,马克 平 (主编 ).1994. 生 物 多 样 性 研究 的 原理 与 方法 .北京 :中国 科学 技术 出 版 社 李文华 , 陈 永 孝 等 (编著 ) .1988. 流 域 开 发 与 管理 .贵阳 :贵州 人 民 出 版 社 - 264 : 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 EFFECTS OF THE STEP — BY — STEP EXPLOITATION OF THE WUJIANG KARST VALLEY ON THE ECOSYSTEM BIODIVERSITY Li Jiulin , Shu Weichi (Guizhou Institute of Mountain Resources ,Guiyang 550001) Karst is widely distributed in the Wujiang Valley where the ecological environments are frag- ile. This area is also one of China’s 16 key regions awaiting exploitation. The step — by — step ex- ploitation of this area will undoubtedly promote its economic development but will also have seri- ous effects on its biodiversity . In this paper, several problems, including the karst landscape di- versity in the Wujiang Valley, the evolution of its karst ecosystem, the distribution pattern of the major species, the inventory of the rare and the endangered species, the effects of the economic exploitation on the key species in this area, the possible loss of germplasm resources, and the char- acteristics of the biodiversity , are discussed. key words: Wujiang Valley, Biodiversity, Exploitation 倪 红 伟 等 : 洪 河 自然 保护 区 草地 植物 种 类 组 成 与 生态 系统 多 样 性 ° io” “* 洪 河 自然 保护 区 草地 植物 种 类 组 成 与 生态 系统 多 样 性 te BER Fl (黑龙 江 省 科学 院 自然 资源 研究 所 ,哈尔滨 150040) 摘要 ” 洪 河 自然 保护 区 位 于 我 国 东北 三 江平 原 的 东北 部 ,是 三 江平 原 原 始 沼泽 录 观 的 “缩影 ， 洪 河 自 然 保 护 区 天 然 草地 上 有 维 管 植物 80 科 、256 属 $03 种 ,其 中 多 于 10 种 的 科 有 12 科 、 302 种 ,多 于 5 种 少 于 10 种 的 科 有 10 科 、69 种 ,多 于 工种 小 于 5 种 的 科 有 31 科 、105 种 , 单 种 属 的 科 有 27 科 、27 种 ,多 于 5 种 的 属 有 13 属 92 种 。 生 态 系统 包括 草 向 生 态 系统 和 沼泽 生态 系统 2 大 类 ,其 中 草 和 铅 生态 系统 可 分 为 2 亚 类 ,6 个 类 型 ,沼泽 生态 系统 分 为 3 亚 类 ,12 个 类 型 。 关键 词 ”种 类 组 成 生态 系统 多 样 性 草地 植物 洪 河 自然 保护 区 洪 河 自然 保护 区 是 国家 级 自然 保护 区 ,位 于 我 国 东北 三 江平 原 东 北部 ,北纬 47"42 18 一 47"52“ ,东经 133°34’ 38” ~ 133°46' 29", if FR 21835.73 hm2。 属 温带 季风 气候 ,冬季 漫长 严 寒 ,春季 多 风 少 十 ,夏季 雨 热 同 季 ,降雨 集中 ,年 平均 气温 1.9 尼 ,月 平均 最 低 气 温 - 23.40, 月 平均 最 高 气温 22.4 习 ,过 10 C A 2165~ 2624 C, A PRAY & 2356 ha, 年 平均 降水 量 536 mm,50% 一 70% 集 中 在 夏季 ,年 蒸发 量 1166 mm, 无 霜 期 平均 131 d。 保 护 区 内 有 浓 江 河 及 其 支流 沃 绿 兰 河流 过 。 地 下 水 丰富 。 保 护 区 内 地 势 西南 高 ,东北 低 , 呈 微 倾 斜 , 地 面 坡 降 1/5000 一 1Z10000 ,区 内 蝶 形 、 线 性 洼地 和 水 泡 星 罗 棋 布 。 土 壤 类 型 主要 是 白 浆 土 和 沼泽 土 。 洪 河 自然 保护 区 属 长 白 植 物 区 系 , 地 带 性 植被 为 温带 针 阁 混交 林 ,但 由 于 气候 \、 地理 \ 水 文 等 因素 的 综合 作用 、 影响 ,形成 了 大 面积 非 地 带 性 沼泽 、 草 旬 等 低 湿 植被 ,优势 种 以 湿 生 、 沼 生 、 湿 中 生 的 禾 本 科 、 水 草 科 植物 为 主 , 只 在 局 部 地 区 有 岛 状 森林 出 现 。 洪 河 自 然 保 护 区 保留 了 我 国 面积 最 大 的 沼泽 区 (中 国 科 学 院 长 春 地 理 研 究 所 沼泽 室 ， 1983 ) 一 三 江平 原 原 始 沼泽 景观 ,是 三 江平 原 的 “缩影 ”, 属 内 陆 湿 地 和 水 域 自然 生态 系统 ,具有 未 被 破坏 ,保持 完整 的 原始 沼泽 生态 系统 ,是 我 国 目前 湿地 类 型 最 全 ,保持 最 完好 的 原始 湿地 ， 生物 多 样 性 十 分 丰富 , 具 重 要 的 保护 意义 ,被 推荐 为 A- 工 类 (国际 意义 一 级 ) 保 护 区 (中 国生 物 多 样 性 保护 行动 计划 总 报告 编写 组 ,1994) 。 1 洪 河 自然 保护 区 草地 植物 的 种 类 组 成 洪 河 自然 保护 区 的 天 然 草地 据 不 完全 统计 , 现 有 维 管 植物 80 科 、256 属 \503 种 。 虽 然 其 面积 只 占 全 省 的 1/208 ,但 种 类 组 成 分 别 占 黑 龙 江 省 的 131 科 、602 属 、1800 种 ( 倪 红 伟 等 ， 1995) 的 61.07% 、42.52%、27.94% 。 表 明科 、 属 、 种 的 分 布 在 全 省 而 言 相对 丰富 。 这 与 其 所 处 的 地 理 环 境 相 关 。 其 中 多 于 10 种 的 科 共 有 12 科 ,包含 126 属 、302 种 ( 表 1). MHP EK 科 、 禾 本 科 、 莎 草 科 、 展 形 科 蔷薇 科 等 。 占 保护 区 草地 植物 科 、 属 、 种 的 15% 、49.229% 、60. 04% ,表明 该 区 草地 植物 种 类 相对 较 集 中 地 分 布 在 少数 的 几 个 科 中 。 多 于 5 种 而 少 于 10 种 的 * 黑龙 江 省 自然 科学 基金 资助 项 目 » 266 °° 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 re 科 有 10 科 、34 属 .69 种 ,分 别 占 总 数 的 12.5%、13.28%、13.72% ( 表 2)0 MBB SHA 科 、 杜 鹏 花 科 等 。1 一 5 种 的 科 有 31 科 , 含 69 属 105 种 。 占 总 数 的 38. 75%. 26.95% 20. 87% 。 如 眼 子 菜 科 (Potamogetonaceae)、 金 丝 桃 科 (Hypericaceae ) , # 3% Ft ( Violaceae ) . HH Ft (Solanaceae) \ M$ Ft ( Valerianaceae) . # Bil Ft ( Plantaginaceae) . A Hi BE (Equisetaceae) . TEA 区 仅 含 1 属 的 科 有 27 科 , 如 瑞香 科 (Thymelaeaceae)、 亚 RK BL ( Linaceae ) . 10 & Ft ( Poly- galaceae) , Bt # # (Zygophyllaceae) . 46 fil # (Butomaceae) , & 3€ #} ( Scheuchzeriaceae) . K Fi & #} (Araceae) , Fi A 76 FI ( Pontederiaceae) « 在 洪 河 自 然 保护 区 草地 植物 组 成 中 ,多 于 5 种 的 属 共 有 13 属 , 含 92 种 ( 表 3)。 如 昔 草 属 、 蒿 属 、 划 属 、 老 巩 草 属 、 野 豌豆 属 等 , 占 保护 区 属 的 5.08% ,种 的 18.29% 。 说 明 ,在 保护 区 内 ,大 属 的 数量 较 少 ,但 所 含 的 植物 种 却 较 多 。 科 属 种 组 成 的 上 述 特征 是 洪 河 自 然 保 护 区 的 植物 地 理 分 布 决定 的 。 它 受 该 地 区 环境 条 件 的 影响 。 反 映 了 洪 河 自然 保护 区 草地 植物 区 系 的 基本 性 质 。 Hl 洪 河 自然 保护 区 草地 植物 含 10 种 及 10 种 以 上 的 科 统 计 科 属 种 科 属 种 45 #} (Compositae) 30 63 ”百合 科 (Liliaceae) 9 22 % Ft (Ranunculaceae) 12 41 BF (Fabaceae) 7 15 WA Fl (Poaceae) 23 40 “” 企 形 科 (Umbelliferae) 9 14 范 草 科 (Cyperaceae) 5 25 + 7EB (Cruciferae) 11 13 BIE # (Labiatae) 16 23 KBB (Scrophulariaceae) 5 13 #4 MRF (Rosaceae) 14 23 4h4 JL EF (Geraniaceae) 2 10 表 2 洪 河 自然 保护 区 草地 植物 5- 9 种 的 科 统 计 科 属 种 科 属 种 #i BL (Chenopodiaceae) 4 9 #t AS 7E BE (Ericaceae) 4 6 35 (Polygonaceae) 2 9 柳 叶 菜 科 (Onagraceae) 3 6 桔梗 科 (Campanulaceae) 5 9 报 春花 科 (Primulaceae) 2, 5 紫 草 科 ( Boraginaceae) 6 8 & BI (Iridaceae) 2 5 灯心草 科 (Juncaceae) 2 了 Ai ft ®t (Caryophyllaceae) 4 5 表 3， 洪 河 自然 保护 区 草本 植物 5 种 及 5 种 以 上 的 属 统计 属 种 属 种 #6 J ( Artemisia ) 12 EF Bi JR ( Vicia ) 6 # Ht J ( Carex) 10 i UE ON J ( Veronica) 6 E85 Hi Jil ( Geranium ) 9 鬼 针 草 属 ( Bidens ) 5 铁 线 莲 属 ( Clematis ) 8 KT by SUB (Juncus ) 5 WW 85 JR ( Scirpus) 8 RW HJ ( Roegneria ) 5 ¥ MM ( Polygonum ) 7 百合 属 ( Lilium) 5 & fi JR ( Ranunculus) 6 2 洪 河 自然 保护 区 草地 生态 系统 类 型 洪 河 自然 保护 区 草地 生态 系统 可 分 为 草 旬 生 态 系统 和 沼泽 生态 系统 两 大 类 。 2.1 草 名 生态 系统 倪 红 伟 等 : 洪 河 自 然 保 护 区 草地 植物 种 类 组 成 与 生态 系统 多 样 性 57 妇 = 草 甸 生态 系统 包括 以 中 生 、 中 湿 生 植物 占 优 势 的 典型 草 甸 和 以 湿 中 生 `\ 湿 生 植 物 占 优势 的 沼泽 化 草 旬 。 2.1.1 典 型 草 旬 洪 河 自然 保护 区 的 典型 草 旬 包 括 草本 典型 草 甸 和 灌木 典型 草 甸 。 草 本 典型 草 旬 包括 小 叶 章 草 旬 、 小 叶 章 - 杂 类 草草 多 。 前 者 以 小 叶 章 (Deyexzia angustifolia ) 为 建 群 种 ,或 几 为 纯 群 落 。 后 者 则 以 小 叶 章 为 优势 种 ,伴生 有 几 种 野 更 豆 ( Vicia spp.) HHH ( Sanguisorba spp. ) 等 。 灌木 典型 草 旬 包括 丛 桦 - 杂 类 草草 旬 和 水 冬瓜 + 处 杰 + 沼 柳 -小 叶 章 草 旬 。 前 者 以 丛 桦 (Betula 户 viicosa ) 为 优势 种 ,伴生 有 小 叶 章 、 几 种 地 榆 、 单 穗 升 麻 ( Cimicifuga simplex). JA FWKA IM (Alnus hirsuta) AE. 1B BI ( Salix prachypoda ) 小 时 章 共 为 优势 种 ,伴生 有 败 效 (Patrinia scabiosaefolia )、 东 方 草莓 (Fragaria orientalis) #1 F&A ( Spiraea salicifolia). 日 AS Tit & 46 (Inula britannica var. japonica) « 2.1.28# hE @ 沼泽 化 草 旬 包括 小 叶 章 - 修 氏 昔 草 沼泽 化 草 甸 和 小 叶 章 -芦苇 沼泽 化 草 旬 。 前 者 以 小 叶 BMRB HE (Carex schmidtii ) 为 优势 种 。 伴 生 有 毛 水 苏 (Stiachys baicalensis )、 广 布 野 更 豆 ( Vicia cracca ) , & 16 3 ( Hemerocallis minor ) , 7K 41 # ( Valeriana amurensis) 及 几 种 苔 草 (Carex spp.) . RAWAM EF (Phragmites communis) AKA , FEA A EK ANA 4€ Hh Hil ( Sanguisorba parviflora ) MM FAB RIL EH (Carex spp.)#. 2.2 沼泽 生态 系统 沼泽 生态 系统 可 分 为 轻 沼泽 和 重 沼 泽 , 重 沼 泽 又 分 为 泥炭 沼泽 和 腐 泥 沼泽 。 2.2.1 轻 沼泽 轻 沼泽 包括 毛 果 昔 草 小 叶 章 沼泽 、 乌 拉 昔 草 沼 泽 、 灰 脉 若 草 乌 拉 昔 草 沼泽 、 毛 果 昔 草 乌 拉 BRB 4 个 类 型 。 毛 果 昔 草 小 叶 章 沼泽 以 毛 果 昔 草 (Caorez lasiocarpa )、 小 叶 章 为 优势 植 物 ,伴生 有 芦苇 、 狭 时 泽 芹 (Siwxzz suave var. angustifolium ) Mt &&AB ANF H ( Filipendula intermedia ) . 97 Bi Ft (Caltha palustris). SUMABRBEUS HE HB (Carex meyeriana) At 势 , 伴 生 有 灰 脉 苦 草 ( Carez appendiculata). PRELERERS, KKSRSHARBEY 灰 脉 苦 草 、 乌 拉 苔 草 为 优势 ,伴生 有 小 叶 章 、 小 白花 地 榆 、 驴 蹄 草 、 燕 子 花 (Jris laevigata )、 朝 鲜 Hi 46 WE ( Eriophorum coreanum ) . 7K 7A WK ( Equisetum jheleocharis ) 等 。 毛 果 苦 草 乌 拉 昔 草 沼 泽 以 毛 果 苷 草 、 乌 拉 苔 草 为 优势 种 ,伴生 种 有 沼 苦 草 (Carez 1izzosa ) .7K A Wi. BESS ( Menyanthe strifoliata )、 球 尾 花 (Naxmzpurgia thyrsiflora )、 燕子 花 、 朝鲜 棉 花 莎 草 等 。 2.2.24 KBE RKRAFARERE RAE ERERRRARRE BRERA HSB 4 个 类 型 。 毛 果 昔 草 沼泽 以 毛 果 昔 草 为 优势 植物 AMA RIC SBS (Comarum palustre). 7k 7K WR, 睡 菜 燕子 花 、 小 狸 菠 ( Utricularia intermedia ) , "Ht Ht # ( Glyceria spiculosa) 等 。 毛 果 苦 草 漂 币 若 草 沼泽 以 毛 果 苦 草 和 漂 徐 苔 草 为 优势 种 。 伴 生 种 有 水 木 贼 、 睡 菜 、 小 狸 藻 、 驴 蹄 草 、 球 尾 ARS. HER RREURRSRARPS AD, ,伴生 植物 有 东北 沼 委 陵 菜 、 狭 叶 甜 茅 、 睡 菜 、 毛 果 苦 草 \ 水 木 贼 、 球 尾 花 小 狸 藻 等 。 甜 茅 沼 泽 以 狭 叶 甜 茅 为 优势 种 ,伴生 有 几 种 苦 草 (Carex spp. )\ 小叶 章 \ 水木 贼 、 小 狸 藻 、 球 尾 花 、 忽略 野 青 茅 ( Deyexzia megzecia ) 等 。 2.2.3 腐 泥沼 泽 腐 泥 沼泽 包括 毛 果 苔 草 芦 革 沼泽 、 毛 果 苦 草 小 叶 章 芦 苇 沼 泽 芦苇 小 叶 章 沼泽 和 芦苇 沼泽 ie 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 MP 4 个 类 型 。 毛 果 苦 草 芦苇 沼泽 以 毛 果 昔 草 芦苇 为 优势 种 ,伴生 种 主要 有 毛 水 苏 `\ 燕 子 花 、 睡 菜 、 小 狸 藻 、 驴 蹄 草 等 。 毛 果 苦 草 小 叶 章 芦苇 沼泽 以 毛 果 若 草 、 小 叶 章 芦苇 共 为 优势 植物 , 伴 AE HA Yy FE BEA KARR EK RE SK ES ( Epipactis thunbergii ) . i Wt & 3€ 16 ( Trollius ledebourii ) ¥ « 芦苇 小 叶 章 沼泽 以 芦苇 、 小 叶 章 为 优势 ,伴生 有 朝鲜 棉花 莎 草 \ 短 瓣 4p 3 HE KE ARSE 、 毛 水 苏 、 小 狸 菠 、 细 叶 毒 芹 (Cicuta irosa ) 等 。 芦 革 沼 泽 以 芦苇 为 优势 种 或 几 成 纯 群 落 , 常 见 伴生 植物 有 狭 叶 甜 茅 、 苑 (Zizazxia caducifolia )、 小 狸 菠 ` 小 叶 章 、 驴 蹄 草 、 香 8 ( Typha orientalis ) R= (Sparganium simplex ) o . 参考 文 献 倪 红 伟 , 唐 树 本 .1995. 黑 龙 江 省 植被 的 区 系 组 成 特征 .国土 与 自然 资源 研究 .\3):57 一 61 “中 国生 物 多 样 性 保护 行动 计划 "总 报告 编写 组 .1994. 中 国生 物 多 样 性 保护 行动 计划 .北京 : 中 国 环境 科学 出 版 社 中 国 科 学 院 长 春 地 理 研 究 所 沼泽 研究 室 著 .1983 .三 江平 原 沼泽 .北京 : 科学 出 版 社 A STUDY ON THE ECOSYSTEM DIVERSITY AND THE FLORA OF GRASSLAND PLANTS IN THE HONGHE NATURE RESERVE Ni Hongwet,Gao Yuhui , Yang Liping (Institute of Natural Resources, Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150040) The Honghe Nature Reserve is located in the northeast of the Sanjiang Plain of China. It can be regarded as a miniature of the swamp landscape of the Sanjiang Plain. In this reserve, 503 species of vascular plants, representing 80 families and 256 genera , have been recorded. Among the families, 12 include over 10 species, with a total of 302 species. Another 10 families include 5 一 10 species, with a total of 69 species. 31 families include 2 — 4 species, with a total of 105 species. The remaining 27 families include only one species each. Among the genera, 13 include 5 or over 5 species, with a total of 92 species. The ecosystem in this area includes grassland and swamp . The grassland ecosystem can be subdivided into 2 types and 6 subtypes, and the swamp ecosystem into 3 types and 12 subtypes. Key Words: Flora, Ecosystem diversity, Grassland, Honghe Nature Reserve 贺 军 钊 等 : 东 灵 山 主 要 群落 类 型 的 植物 生活 型 谱 和 区 系谱 的 主 成 分 分 析 ~ 269) « 东 灵 山 主 要 群落 类 型 的 植物 生活 型 谱 和 区 系谱 的 主 成 分 分 析 RE eae! Dye hem! (1 河南 农业 大 学 ,郑州 ”450002) (2 中 国 科 学 院 植 物 研 究 所 ,北京 ”100093) 摘要 ”本文 根 据 东 灵 山 21 个 群落 类 型 的 生活 型 和 区 系 成 分 ,编制 了 不 同 群落 类 型 的 植物 生活 型 谱 和 植物 区 系谱 ,以 此 为 变量 ,采用 主 成 分 分 析 〈PCA) 方法 对 各 群落 类 型 进行 了 排序 和 分 类 。 排 序 的 结果 表明 : 东 灵 山地 区 植物 群落 符合 暖 温带 植物 生活 型 谱 和 区 系谱 的 基本 特点 , 北 温带 成 分 最 多 ,地面 芽 植物 占 的 比例 也 最 大 。 最 后 把 21 个 群落 分 成 5 种 类 型 。 关键 词 北京 东 灵 山 植物 区 系谱 R/THH 植物 生活 型 谱 c PCA 排序 与 分 类 1 自然 条 件 概况 东 灵 山地 区 位 于 北京 市 西部 ,属于 太行 山系 ,小 五 台山 脉 的 余 脉 。 最 高 峰 东 灵山 ,海拔 2303 mm。 地 理 位 置 为 北纬 39"48 一 40"00 , 东经 115` 24 ~115°36' , 东 灵 山地 区 的 气候 为 暖 温 带 大 陆 性 季风 气候 。 东 灵山 地 区 年 平均 气温 11 们 ,最 热 月 7 月 ,平均 气温 25.1Y ;最 冷 月 1 月 ,平均 气温 -5.7033~4 月 气温 急剧 上 升 ,10、11 月 突然 下 降 ,全 年 无 霜 期 约 为 19$ 天 。 东 灵山 地 区 的 年 降水 638.8 mm, 多 集中 于 植物 生长 的 旺季 一 夏季 ,有 利于 植物 的 生长 发 育 ;6、 7、8 三 个 月 的 降水 量 约 占 全 年 降水 量 的 74% ,其 中 , 尤 以 7 月 份 降 水 量 最 大 , 且 多 为 暴雨 。 冬 季 降 水 量 最 少 ,只 占 全 年 的 2% ,秋季 降水 量 占 全 年 的 14% ,春季 降水 量 约 占 全 年 的 10% ,所 以 春 旱 严重 是 东 灵 山地 区 气候 的 显著 特征 之 一 。 东 灵山 地 区 的 土壤 大 致 有 山地 棕 壤 、 褐 土 、 草 旬 土 和 亚 高 山 章 旬 等 几 种 类 型 ( 霍 亚 贞 等 ,1986)。 东 灵山 地 区 的 原生 植被 已 破坏 殖 尽 ,只 有 次 生 植 被 和 人 工 林 。 该 地 区 的 地 带 性 植被 是 暖 温带 落叶 冰 叶 林 。 其 主要 的 落叶 冰 叶 树种 以 落 叶 标 类 为 主 。 从 东 灵 山下 部 至 上 部 ,依次 分 布 的 有 :次 生 灌 丛 落叶 闪 叶 林 、 针 叶 林 和 亚 高 山 草 4] « 2 研究 方法 2.1 样 地 调查 采用 样 地 法 ,每 个 乔木 样 地 设置 4 个 10 mX 10 m 乔木 样 方 ,4 个 10 mX10 m 灌木 样 方 ,8 个 1mxlm 的 草本 样 方 ; 灌 木 样 地 设置 1 个 10 mx1l0m 灌 木 样 方 ,3 个 1mxlm 草 本 样 方 ; 草本 样 地 设置 3 个 1 mxlm 草 本 样 方 。 主 要 记录 项 目 包 括 乔 木 的 高 度 、 枝 下 高 胸径、 冠 幅 ， 灌木 和 草本 的 高 度 、 盖 度 、 株 数 ,生境 因子 如 海拔 、 坡 向 \ 坡 位 土壤 类 型 等 。 共 获得 样 地 76 个 。 2.2 资料 分 析 根据 各 样 地 的 优势 种 的 组 成 ,把 76 个 样 地 分 成 21 个 群落 类 型 ,然后 分 别 统计 出 各 类 型 的 植物 区 系谱 和 生活 型 谱 。 采 用 主 成 分 分 析 (principal component analysis, PCA) 对 群落 进行 排 序 和 分 类 。 主 成 分 分 析 (PCA) 由 河南 农业 大 学 生物 统计 教研 室 提 供 。 全 部 计算 在 586 微机 上 进行 。 * Zim * 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 3 GRA 3.1 东 灵 山 21 个 群落 类 型 的 生活 型 谱 的 编制 植物 种 的 生活 型 是 一 种 比较 稳定 的 特征 ,是 不 同 植物 对 同一 环境 条 件 长 期 适应 的 形态 特 征 。 因 此 分 析 不 同 植物 群落 的 生活 型 ,从 中 可 以 了 解 植物 群落 与 环境 之 间 的 关系 ,及 群落 组 成 种 的 外 魏 特 征 随 着 生境 的 变化 而 发 生 的 变化 。 根据 Raunkiaer(1934) 提 出 的 生活 型 系统 ,按照 植物 休眠 芽 或 复苏 芽 与 地 面 的 位 置 关 系 (高 、 低 、 地 表 、 地 下 等 ) 分 成 五 大 类 生活 型 。 不 同 群 落 类 型 的 植物 生活 型 谱 见 表 1。 Rl FRU 21 种 群落 的 生活 型 谱 (% ) 生活 型 谱 海拔 (my) 群落 类 型 群落 代号 rs = x Ch L H G 788 侧 柏林 A 9.09 9.09. 2.27 18.18 4.55. AAS 893 He HE DA (— ) B 8.57 14.3 4.29 14.29 1.43 | Soi eee 960 FAA C 4.69 . 7.81 9.38 9.38 1.56 AGG 25 985 AK FES Bi He A D 8.33 16.7 0 6.25 4.17 {Oc aeons 1054 REFRG E 6 10 2 12 2 4 48 16 1056 He Mi A(—) F 6:76 . 4:05 © 6i76p 5.4% 2.7 9.46 50 14.86 1061 BE HK AK G 8205? 5.75 4.6 13.79 0 9.2 +» 40.23 18.99 1070 落叶 阔 叶 混 交 林 H 15.28 9.72 2.78 下 从 .5 由 3 2 4.3 25 1093 =HFRRBA I 12.96 11.1 7.41 9.26 1.85 57560 39 1130 LL AF HE A J 7.69 4.62 9.23° 7.69 1.54 | F,GS0 same 1140 #8 HER AK K 8.33". “SRS. eee, Vidas Sees 0 41.67 16.66 1190 FR LL HA 二 6.67 10 0 6.67 3.33 (3.33) 有 465 1210 山 杨 林 M 135 人 证 65556323 +44. 75 0 6.56 32.79 22.95 1213 油 松林 N 7.89 (5.26 6.58 5.26 2.63 © 1025 00eeeweeenee 1250 山 桃 灌 从 O 8.51 4.26 12.77 10.64 2.13 26350095 1290 华北 落叶 松林 P 12.05 9.64 6.02 10.84 0 7.23 34.94 49.27 1323 = 8 BF HH A Q EDA S185" ee S256. 56 307 7.41° 46.3) ie SE 1333 PRE PEK R 92268") 77Al - ABS dt at 0 _ 5.56 44044) 320087 1364 iL RAK S 10.45 7.46 2.99 8.96 2.99 ° 7.46 “ai 7eueengegs 1550 白桦 林 T 10.98 6.1 4.88 12.2 1.22 3.66 "s4iRe@eeueeed 1718 WE 5 Ly He Ay U 0 3.18. 14.06) 313 | Sers. Pa 50 25 注 :Ms: 中 高 位 芽 植 物 ; Mc: 小 高 位 芽 植物 ; T: 年 生 植物 ; N; 矮 高 位 芽 植 物 ; Ch: 地 上 芽 植 物 ; L: RRA; H: 地 面 芽 植物 ; G: 地 下 芽 植 物 。 和 群落 代号 下 同 3.2 群落 的 植物 区 系谱 的 编制 为 了 反映 不 同 群落 和 性 质 ,我 们 采用 植物 区 系谱 (马克 平 ,1995) 来 进行 分 析 。 东 灵山 21 个 群落 种 子 植 物 区 系谱 如 表 2 所 示 。 表 中 的 RXT 比率 项 中 的 R 是 表 中 的 F2 至 F7 之 和 , 工 为 F8 到 Fl14 之 和 。 3.3 植物 群落 类 型 的 PCA 分 析 主 成 分 分 析 (PCA) 是 一 种 多 元 分 析 方法 。 它 是 在 众多 的 属性 中 选取 少数 含 信息 量 大 的 成 贺 军 钊 等 : 东 灵 山 主要 群落 类 型 的 植物 生活 型 谱 和 区 系谱 的 主 成 分 分 析 二 2 分 对 实体 重新 排序 ,从 而 找 出 事物 的 主要 方面 ,揭示 生命 活动 的 规律 。 本 文选 用 东 灵 山 21 个 群落 类 型 的 植物 区 系谱 \ 植 物 生活 型 谱 和 R/T 比率 作为 变量 ,这样 就 得 到 一 个 21X22 的 矩阵 ,然后 运用 主 成 分 分 析 程 序 在 586 微机 上 运算 出 结果 。 由 于 前 两 个 主 分 量 包含 了 93% 的 信息 量 , 所 以 ,我 们 列 出 各 变量 对 前 2 个 分 量 的 载荷 值 ( 表 3)。 R2 东 灵 山 21 个 群落 种 子 植物 区 系谱 型 站 植 物 区 系 谱 R/T Types F2 F4 F5 F6 F7 F8 F9 PIO. Fil. -F1i2 FI3, Fi4 45 A 0.083 0.028 0.056 0.028 0 0.389 0.028 0.111 "0.056 0 0 0167. 0.056) (0.259 B 0.117 0 0.033 0.017 0.017 0.45 0.083 0.117 0.05 0 0 0.083 0.033 0.234 Ce 02055—-0:036 0 0.018 0.4 0.018 0.2 0.073 O 0 0.164 0.036 0.127 D 0.026 0 0.026 0 0 0.641 0.051 0.154 0.026 0 0.016 0.077 0 0.054 E 0.049 0.024 0 0 0 0.561 0.049 0.171 0.049 0 0 0.073 0.024 0.081 F 0.115 0.049 0 0.016 0.033 0.459 0.016 0.148 0.016 0.016 0.016 0.066 0 0.270 G 0.027 0.027 0.014 0 0.014 0.562 0.082 0.151 0.027 0 0 0.082 0 0.089 H 0.032 0.032 0.016 0 0.016 0.714 0.032 0.095 0.016 0 0 0.048 0 0.105 I 0.089 0.044 0.022 0 0 0.533 0.022 0.133 0.044 0.022 0.014 0.067 0.022 0.189 J 0.073 0.036 0.018 0.036 0.036 0.455 0.055 0.2 0.018 0 0 0.073 0 0.25 Bro! 6 0 0 0 0.467 0.033 0.233 0.067 0 0 bt se 0.111 L 0.037 0 0 0 0 0.704 0.037 0.148 0 0 0.074 0 0.038 M 0.018 0.036 0 0 0 0.655 0.073 0.109 0.018 0 0 0.073 0.018 0.058 N 0.127 0.016 0.016 0.016 0.032 0.46 0.032 0.127 0.032 0.016 0 0.111 O 0.26 O 0.098 0.049 0.024 0 0.024 0.39 0.049 0.244 0.049 0 0 0.073 0 0.242 P 0.056 0.028 0 0 0.028 0.648 0.07 0.127 0.014 0 0 0.028 0 0.126 Q 0.067 0.044 0 0 0.022 0.511 0.022 0.222 0.044 0.022 0 0.044 0 0.153 R 0.023 0.047 0 0 0.023 0.651 0.07 0.14 0 00 0.047 0 0.102 S 0.036 0.054 0.018 0 0.036 0.625 0.036 0.143 0 0 0 0.054 0 0.166 T 0.029 0.014 0 0 0.014 0.725 0.072 0.101 0 0 0 0.043 0 0.061 inw0 0.02 0 0 0 0.633 0.02 0.265 0 0 0 0.061 0 0.020 表 中 F2,F4……F15 SP Bt A FR TE BG AE (1991) IAEA 15 个 区 系 类 型 ,F3 在 各 群落 中 未 出 现 从 表 3 中 可 以 看 出 对 第 一 主 分 量 贡 献 最 大 的 是 F8(15.8129) ,其 次 是 H( 地 面 芽 ) (10.5862) ,所 以 第 一 轴 主 要 反映 的 是 F8 和 五 的 变化 , 沿 第 一 轴 的 正方 向 ,F8 呈 上 升 趋势 ,H 亦 呈 上 升 趋势 。 对 第 二 主 分 量 贡 献 最 大 的 是 H(2.5497) ,其 次 是 F8(-2.3561),RXT 比率 (2.1732)。 沿 第 二 轴 的 正方 向 ,H 呈现 上 升 的 趋势 ,而 FSS TRH, 在 图 1 中 ,可 以 将 东 灵 山 21 个 植物 群落 类 型 大 致 划分 出 5 组 。 这 5 组 直观 地 反映 了 各 组 内 部 及 其 与 相 邻 组 的 关系 ,图 中 F8 和 H( 地 面 芽 ) 相 接近 的 类 型 被 划分 在 一 起 。 第 1 组 位 于 排 序 图 的 最 左边 ,由 落叶 闪 叶 林 组 成 ,包括 落叶 闪 叶 混交 林 、 山 杨 林 和 白桦 林 。 各 群落 的 F8 值 较 大 ,而 瑞 值 较 小 ,如 群落 工 的 F8 最 高 为 0.725 ,其 次 为 群落 了 为 0.714,M 为 0.655 ,而 它们 的 百 值 依次 为 0.4146,0.2917,0.3279。 该 组 各 群落 生活 在 暖 湿 环境 中 ,生活 条 件 优越 ,中 高 位 芽 植 物 占 的 比例 较 大 ;第 2 组 由 生活 在 中 低 山 条 件 下 的 落叶 林 R( 黑 桦 林 )、G( 核 桃 槐 林 )、S (ULAR RAK) AF BARE PE AA E( REAR) I( 三 丁 绣 线 菊 )D( 大 花 澳 朴 )、L( 照 山 白 灌 处 ) 及 中 生性 条 件 下 的 P( 华 北 落叶 松林 人 工 林 ) 组 成 。 此 组 的 F8 在 0.533 一 0.704 之 间 ,而 H 值 较 第 1 组 大 (0.3333 一 0.48); 第 1 组 把 群落 亚 高 山 草 旬 单 独 作为 一 类 ,在 众多 群落 中 ,只 有 它 的 地 面 芽 植物 的 比例 达到 50% 而 F8 值 又 较 大 (0.633)。 由 于 生活 在 高 海拔 的 干 冷 条 件 下 ， 该 群落 缺乏 中 高 位 芽 植 物 ,相反 ,一 年 生 植物 占 的 比例 却 较 多 ;第 4 组 主要 由 生活 在 干旱 环境 中 的 灌 丛 组 成 ,包括 Q( 二 色 胡 枝子 )B( 杂 灌 ) 和 CURA MEA), BDRM KS 耳 栎 林 )。 和 群落 的 F8 值 (0.4~0.467) 较 前 三 组 都 小 ,H 值 在 0.3571 一 0.463 之 间 ; 第 5 组 位 于 最 右边 ,分布 在 较 低 海拔 、 干 暖 的 生境 中 。 由 人 工 林 ( 侧 柏林 、 油 松林 ) 和 灌 丛 ( 山 杏 、 杂 灌 ) 组 成 。 在 该 组 中 , 侧 柏林 (A) 、 山 桃 灌 丛 (O) 的 F8 达到 最 小 ,分 别 为 0.389.0.390,H 值 普遍 较 大 pt ae 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 eS Learnuses (0.4043 一 0.49)。 此 分 类 结果 很 好 地 反映 了 东 灵 山地 区 各 群落 类 型 的 植物 区 系 和 生活 型 ,与 江 洪 (1994a,1994b) 对 该 地 区 群落 的 分 类 结果 比较 相似 。 #3 各 变量 对 前 二 个 主 分 量 的 载荷 值 变量 第 一 主 分 量 第 二 主 分 量 F2 - 1.2819 d 0.6809 F4 ~2.4986 — 0.1465 F5 ~ 3.0445 — 0.1312 F6 - 3.2599 — 0.0726 F7 —~2.962 — 0.1238 F8 15.8196 ~ 2.3561 F9 ~ 1.8893 — 0.4995 F10 2.1626 0.7626 Fil — 2.1059 = Olas F12 — 3.32 — 0.3641 F13 — 3.3397 0.477 F14 — 0.6002 0.348 F15 ~ 3.0312 — 0.4253 Ms — 0.3064 — 0.5881 Mc — 0.6287 — 0.6201 —1.4941 0.1852 0.0586 — 0.246 Ch —321917 0.261 E — 1.3028 — 0.2018 10.5682 2.5497 G 2.6226 — 0.1098 R/T 1.5748 2.1732 特征 根 401.4794 70.0472 信息 百分比 79.21 13.82 从 PCA 分 析 结 果 来 看 , 随 着 FS 由 大 变 小 ,RZT 比率 却 由 小 变 大 ,这 表明 随 着 群落 中 北 温 带 成 分 的 减少 ,热带 属 与 温带 属 之 比 相应 的 增 大 ,反映 了 FS8 与 R/T 强烈 的 相关 性 。 从 主 成 分 分 析 的 结果 来 看 ,该 统计 方法 抓 住 了 反映 温带 地 区 的 群落 主要 矛盾 的 FE8 A (地 面 芽 植物 ) ,体现 出 了 该 地 区 植物 群落 的 植物 区 系 和 生活 型 的 主要 特征 , 即 北 温带 成 分 和 地 面 芽 植 物 在 该 地 区 的 群落 中 占有 主导 地 位 。 但 在 不 同 的 群落 类 型 中 ,二 者 所 占 的 比例 又 有 所 不 同 , 主 成 分 分 析 的 排序 结果 反映 了 这 一 点 。 4 小 结 通过 对 北京 东 灵山 地 区 21 个 群落 类 型 的 统计 分 析 ,可 以 清楚 地 看 出 东 灵 山地 区 的 植物 群 落 具 有 如 下 特点 : 1. 群 落 植物 区 系 组 成 的 温带 性 质 最 为 显著 ,各 群落 中 温带 属 远 多 于 热带 属 ,平均 R/T 贺 军 钊 等 : 东 灵 山 主 要 群落 类 型 的 植物 生活 型 谱 和 区 系谱 的 主 成 分 分 析 “ano 率 为 0.14, 且 R/T 比率 随 海拔 升 高 而 旦 下降 趋势 。 2 . 东 灵 山地 区 植物 群落 生活 型 谱 的 特征 反映 了 暖 温 带 植物 生活 型 谱 的 基本 特点 , 即 地 面 芽 植 物 占 的 比例 最 大 。 不 同 群落 的 生活 型 特征 因 所 在 的 生境 不 同 而 呈现 差异 。 3. 根 据 植 物 区 系谱 和 生活 型 谱 对 植物 群落 进行 PCA 排序 结果 表明 含有 最 大 的 信息 量 , 据 此 可 以 将 东 灵 山 21 个 群落 类 型 划分 为 5 组 ,这 5 组 较 好 地 反映 了 群落 随 F8 和 的 变化 规 律 。 PCA2 Al 东 灵 山 植物 区 系谱 和 植物 生活 型 谱 的 二 维 排序 图 参考 文 mw 霍 亚 贞 等 .1989. 北 京 自 然 地 理 . 北 京 : 北京 师范 学 院 出 版 社 . 马克 平 ,高 贤明 等 .1995. 东 灵山 地 区 植物 区 系 的 基本 特征 与 若干 植物 区 系 的 关系 .植物 研究 .15(4) : 501 - 515 江 洪 .1994a. 东 灵山 植物 群落 生活 型 谱 的 比较 研究 .植物 学 报 .36(11): 884-894 江 洪 等 .1994b. 东 灵山 植物 群落 的 排序 数量 分 类 与 环境 解释 .36(7): 539-551 吴征 镁 .1991. 中 国 种 子 植 物 属 的 分 布 区 类 型 .云南 植物 研究 .13( 增 刊 ):1- 139 Raunkiaer,C.1934.The life forms of plants and statistical plant geography: collected papers of C. Raunkiaer. Translated into Eng- lish by H. G. Carter. A. G. Tansley and F. Clarendon. Oxford, 632 QUANTITATIVE ANALYSIS OF 21 PLANT COMMUNITIES IN THE DONGLING MOUNTAIN, BEIJING He Junzhao!, Ye Yongzhong', Ma Keping” , Zhang Guiyan' (‘Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002) (7Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093) Based on an analysis of the life forms and the floristic elements of 21 plant communities in the Dongling Mountain, Beijing, their life form spectrums and floristic element spectrums were estab- lished. Using the spectrums and R/T ratio, the 21 plant communities were ordinated and classi- fied by principal component analysis. The results show that these plant communities are of the ba- sic characteristics of warm temperate plant community in terms of life form spectrum and floristic element spectrum, with the warm temperate elements and hemicryptophytes being predominant. war. 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 The 21 communities were divided into 5 groups. Key words: Dongling Mountain, R/T ratio, PCA ordination and classification, Plant floristic spectrum, Plant life — form spectrum EF RS ARKRUMKLKKAKSRAMRDASERHEN RAR > ne: fe Bo RL Hh SL AR ARAN SBA A BS EEA OBE ER 马克 平 BEA MHRA 于 顺利 (中 国 科学 院 植物 研究 所 ,北京 ”100093) 摘要 ”运用 物种 丰富 度 指 数 、 多 样 性 指数 和 均匀 度 指 数 ,对 北京 东 灵 山地 区 辽东 栎 幼林 与 成 熟 林 进 行 了 多 样 性 的 比较 研究 。 结 果 表 明 :辽东 桥 幼 林 和 成 热 林 两 个 群落 物种 组 成 基本 相同 ,但 一 些 物种 在 两 群落 种 的 优势 程度 不 同 。 在 乔木 层 ,幼林 的 丰富 度 指 数 、 多 样 性 指数 和 均匀 度 指 数 大 于 成 热 林 ; 在 灌木 层 , 幼 林 的 丰富 度 指数 和 多 样 性 指数 大 于 成 熟 林 ,均匀 度 指数 没有 规律 在 草本 层 ,成 热 林 的 丰富 度 指数 、 多 样 性 指数 和 均匀 度 指数 大 于 幼林 。 和 群落 总 体 多 样 性 分 析 表 明 :成 熟 林 丰 富 度 指数 大 于 幼林 ;幼林 多 样 性 指数 大 于 成 熟 林 ; 两 群落 的 均匀 度 指数 大 体 相同 。 关键 词 ” 东 灵 山 LA 物种 多 样 性 生物 多 样 性 是 生物 及 其 与 环境 形成 的 生态 复合 体 以 及 与 此 相关 的 各 种 生态 过 程 的 总 和 。 生物 多 样 性 是 一 个 内 涵 十 分 广泛 的 重要 概念 ,包括 多 个 层次 或 水 平 。 其 中 ,研究 较 多 、 意 义 重 大 的 主要 有 基因 多 样 性 、 物 种 多 样 性 、. 生 态 系统 多 样 性 和 景观 多 样 性 四 个 层次 (马克 平 ,1993 ) 。 对 森林 物种 多 样 性 的 研究 有 助 于 了 解 森林 物种 多 样 性 的 现状 (包括 受 威胁 现状 )、 形 成、 保护 及 维持 机 制 。 辽 东 栎 林 是 暖 温 带 落 叶 阔 叶 林 的 典型 代表 ,本 文 用 多 样 性 分 析 方法 对 北京 东 灵 山 地 区 的 辽东 标 幼 林 与 成 熟 林 两 个 群落 的 物种 多 样 性 进行 比较 研究 ,以 利于 了 解 辽 荡 林 这 一 暖 温带 地 带 性 植被 的 结构 及 其 动态 规律 。 1 研究 地 区 自然 概况 东 灵 山 是 北京 西部 山区 著名 的 山峰 。 东 灵山 地 区 包括 :百花 山 、 小 龙门 龙门 润 等 地 ,属于 太行 山系 小 五 台山 脉 的 余 脉 。 东 灵山 地 区 的 山峰 大 多 数 在 海拔 1000 m 以 上 ,最 高 峰 东 灵 山 ,海拔 2303 m, 是 北京 境内 最 高 峰 。 东 灵山 地 处 北纬 39°48’ 一 40"00 ,东经 115` 24 ~115° 36 ,为 暖 温带 大 陆 性 季风 气候 ,年 平均 气温 2 一 7 C510 CARIB 2300 一 3600 ,年 日 照 2600 h; 年 降水 量 500 mm 左右 ,多 集中 在 6~8 月 ,无霜期 160 d WF. 本 项 研究 样 地 设 在 中 国 科 学 院 北 京 森 林 生 态 系 统 定位 研究 站 内 ,定位 站 位 于 北京 门头沟 区 龙门 森林 公园 。 样 地 土壤 为 山地 棕 壤 ,pH 值 为 6.0 一 7.0, 土 层 厚 度 为 530 cm 左右 ,地 表 有 2 一 S cm 厚 的 枯 枝 落叶 层 。 2 研究 方法 2.1 样 地 调查 样 地 设置 采用 典型 取样 法 ,在 辽东 标 幼 林 中 设立 2000 m? 的 永久 样 地 ,分 成 Smxsm 的 样 方 80 个 ;在 辽东 栎 成 熟 林 中 设立 1500 m2 的 永久 样 地 ,分 成 5 mxsm 的 样 方 60 个 。 对 样 地 内 的 乔木 \ 灌 木 和 草本 进行 每 木 调查 ,记录 项 目 主 要 包括 :高 度 ` 枝 下 高 ,胸径 \ 冠 幅 ; 灌 木 和 * 本 文系 中 科 院 九 五 重点 项 目 “ 中 国 主要 落叶 栎 林 基 本 特征 的 地 理 分 异 及 其 形成 机 制 的 综合 研究 (人 Z952 - SI127) 的 部 分 内 容 < BID: = 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 草本 记录 其 高 度 、 盖 度 、 多 度 。 本 项 工作 于 1995 年 完成 。 Rl 辽东 栎 幼林 、 成 熟 林 乔 木 层 各 物种 的 多 度 、 相 对 多 度 和 频 度 多 度 相对 多 度 (% ) 频 度 (% ) 幼林 ”成 熟 林 幼林 ”成 熟 林 幼林 ”成 熟 林 5, ARK Acer mono 61 235 3.12 Ae 37.50 73.33 PRK HE Betula dahurica 372 18 19.05 1.31 83.75 11.67 At B&F Fraxinus rhynchophylla 311 637 15.92 46.50 75.00 96.67 华北 落叶 松 Larix principis-rupprechtii 17 6 0.87 0.44 5.00 1.67 山 杨 Populus davidiana 144 1 7.31... 2 45.00 1.67 BHR Tilia mandshurica 0 11 0 0.80 0 1.67 蒙 要 Tilia mongolica 75 83 3.84 6.06 11.25, 18.98 白桦 Betula platyphylla 18 0 0.92 0.00 11.25 0.00 山 柳 Salix phylicifolia 2 0 0.10 0.00 1.25 0.00 KAR Ulmus macrocarpa 41 0 2.10... 0.00 13.75 967 WAH Quercus liaotungensis 912 379 46.70 27.66 100.00 100.00 2.2 资料 分 析 分 别 计算 乔木 灌木 及 草本 植物 的 多 度 、 相 对 多 度 和 频 度 。 多 样 性 计算 选择 了 13 个 多 样 性 指数 ,包括 3 个 丰富 度 指数 5 个 多 样 性 指数 和 5 个 均匀 度 指数 ,其 计算 公式 如 下 : 中 丰富 度 指 数 (Peet,1974) R1=(S-1)/lnN R2=SAnN R3= S/N? 包 多 样 性 指数 (马克 平 ,1994 ) : Simpson 指数 D = >) P? Gini 指数 D1=1- > Pi? 多 样 性 整 测 法 OD =(> Pi?)-1-1 Shannon — Wiener 指数 H= - >PilnPi McIntosh 指数 DM =[N-(>Ni)!2]/(N - Ne’) OH) BE 4B HK (FEF 1994) Pielou 均匀 度 指数 Jsw = (- D PilnPi) AnS Simpson 均匀 度 指 数 Jsi= (1 - D Pi?) (1-1/8) Heip 4) =] HE 48 %& Eh = [exp(- D PilnPi) - 1]/(S-1) Sheldon #9 4] BF 48 # E,=exp( - PilnPi)/S Alatalo #9 5) BE 48 3% E,=[( 2 Pi?)~!-1]Aexp( - SS PilnPi) -1] 式 中 :S 为 群落 ( 样 地 ) 中 物种 数目 ;Ni WS I 个 物种 的 重要 值 ;N 为 群落 ( 样 地 ) 中 所 有 物 种 重要 值 之 和 ; Pi= Ni/N ,为 第 i 个 物种 的 相对 重要 值 。 重要 值 的 计算 公式 为 : 乔木 的 重要 值 = 相对 密度 + 相对 优势 度 + 相对 高 度 E RS ARKRUMKLKKDKSRAMRDASREN RAR . 2s 灌木 和 草本 的 重要 值 = 相对 高 度 + 相对 盖 度 群落 总 体 物种 多 样 性 计算 : 加 权 人 参数 Wi=(RHi+ RCi)/2 式 中 : RHi = Hi/> Hi; RC;= C;/C;;RHi 为 群落 ( 样 地 ) 中 各 叶 层 相对 厚度 ;RCi 为 群落 ( 样 地 ) 各 层次 的 相对 盖 度 。 3 结果 与 分 析 3.1 过 东 标 幼林 与 成 熟 林 两 群落 结构 比较 分 析 表 1 PAY Ot a, BA eR BR ( Quercus liaotungensis ) 林 是 次 生 的 群落 类 型 ,事实 上 东 灵 山 辽 东 栎 林 确 实 是 在 原生 植被 破坏 列 尽 后 发 生 的 次 生 林 。 从 表 1 中 可 以 看 出 ， 辽东 标 很 少 形 成 纯 林 ,伴生 树种 较 多 ,主要 有 色 木 械 (Acer xzozo )、 环 皮 桦 (Betula dahurica )、 FM A BB ( Frazinus rhynchophylla ) it (Populus davidiana ) 等 。 表 2 辽东 栎 幼林 与 成 熟 林 灌 木 层 各 物种 的 多 度 、 相 对 高 度 和 频 度 ne 多 度 相对 多 度 (% ) PEE (% ) 幼林 ”成 熟 林 幼林 ”成 熟 林 幼林 ”成 熟 林 = BRA Spiraea trilobata 15 15 4.10 3.21 7.5 10.00 +E AXA Spiraea pubescens 127 77 34:10: 16:45 68-75>: 461367 FA Rhododendron micranthum 11 18 3.01 3.85 8.75 20.00 迎 红 杜 胸 Rhododendron mucronulatum 1 24 0.274, 95:43 250 28.38 Ai Abelia biflora 12 57 3.28 18.00 11.25 61.67 KAEBB Deutzia grandiflora 108 ty Wi24 29.51 5.13 46.25 21.67 ATER HR Deutzia parviflora 16 13 4.37 298 11.25 | 8:33 毛 叶 丁香 Syringa pubescens 0 3 0 0.64 0 5.00 5 fy SEXE Viburnum mongolicum 1 1 O27 io 50.21 1595) 467 35% Corylus mandshurica 1 20 0.27 4.27 1:25 11-67, 胡 枝 子 Lespedeza bicolor 74 216 20.22 46.15 45.00 61.67 表 3 辽东 栎 幼林 与 成 熟 林 草 本 层 各 物种 的 相对 多 度 、 频 度 和 多 度 种 名 多 度 相对 多 度 (% ) 频 度 (% ) 幼林 成 熟 林 幼林 成 熟 林 幼林 成 熟 林 3 KH HA Achnatherum extremiorientale 14 6 17.50 1.67 0.6 0.21 BS Aconitum kusnezof fii 3 24 3.75 20.00 0.13 0.84 展 枝 沙 参 Adenophora divaricata 22 155 17.50 93.33 0.95 5.44 石 沙 参 Adenophora polyantha 21 8 13.75 6.67 0.90 0.28 HH Agrimonia pilosa 2 0 2.50 0.00 0.09 0.00 #%& Allium victorialis 0 1 0.00 1.67 0.00 0.04 4 2 Artemisia subdigitata 134 86 67.50 56.67 5.77 3.02 5h i Artemisia mongolica Os 7 0.00 6.67 0.00 0.25 - 278 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 ( 续 表 ) 多 度 相对 多 度 (% ) 频 度 (% ) Sk BRAK 幼林 成熟 林 幼林 BURR 4 Bit ® Artemisia tanacetifolia 21 1 13.75 1.67 0.90 0.04 HE BAK Asparagus schoberioides 34 55 37.50 58.33 1.46 1.93 = BK RFE Aster ageratoides 63 140 26.25 65.00 pe i 4.91 A Atractylodes lancea 23 96 16.25 66.67 0.99 3.37 dt 4484 Bupleurum chinense 57 137 36.25 81.67 2.45 4.81 $f $F Calamagrostis arundinacea 280 286 72.50 90.00 12.05 10.03 £MRRA Astragalus capillipes 5 0 3.75 0.00 0.22 0.00 短 尾 铁 线 莲 Clematis brevicaudata 12 5 10.00 8.33 0.52. 0.18 紫花 野 菊 Dendranthema zawadskii 9 0 2.50 0.00 0.38 0.00 猫眼 草 Euphorbia lunulata 4 0 2.50 0.00 0.17 0.00 矮 苦 草 Carex humilis var. nana 225 293 80.00 88.33 9.68 10.28 EM HE Carex siderosticta 0 28 0.00 11.67 0.00 0.98 半 钟 铁 线 莲 Clematis ochotensis 2 2 1:25 1.67 0.09 0.07 #8 ~ Convallaria majalis 46 66 2125 40.00 1.98 2.31 小 红 菊 Dendranthema chanetii 266 161 86.25 88.33 11.45 5.65 HMB Dioscorea nipponica 69 65 51.25 65.00 2.97 2.28 东风 菜 Dollingeria scaber 0 41 0.00 23.33 0.00 1.44 2 Mt Hf BRBR Galium linearifolium 40 23 12.50 11.67 1.72 0.81 7k 4 Impatiens noli-tangere 0 if 0.00 8.33 0.00 0.25 tf HS Tzeris sonchifolia 61 3 40.00 3.33 2.62 0.11 AT & Leibnitzia anandria 1 1 1.25 1.67 0.04 0.04 5+ We He Patrinia heterophylla 3 20 1.25 11.67 0.13 0.70 糙 苏 Phlomis umbrosa 4 31 cA 25.00 0.17 1.09 ¥ tf Polygonatum odoratum 18 66 11.25 43.33 0.77 2.31 4 Mt Ze BR HK Potentilla fragarioides 0 3 0.00 1 167. 0.00 0.11 ii & 4 2 HK Rabdosia japonica BRR acs 121 11 60.00 6.67 5.38 0.39 广 布 野 豌豆 Vicia cracca 1 0 1.25 0.00 0.04 0.00 “FG Wt Rubus crataegifolius 6 24 5.00 21.67 0.266 0.84 Hi Rubia cordifolia 72 5 48.75 5.00 3.10 0.18 地 榆 Sanguisorba officinalis 26 130 22.50 81.67 1.12 4.56 银 背风 毛 菊 Saussurea nivea 235 214 80.00 90.00 10.11 7.4 华北 风 毛 菊 Saussurea mongolica 11 36 3R75 18.33 0.47 1.26 HM K= Sedum aizoon 9 68 7.50 55.00 0.39 2.39 北 千 里 光 Senecio dubitabilis 4 8 2.50 8.33 0.17 0.28 EZ BF AMAR UWL SD RAK DW HS Fe BY Le RT FE 2 ( 续 表 ) 种 名 多 度 相对 多 度 (% ) 频 度 (% ) 幼林 成 熟 林 幼林 成 熟 林 幼林 成 熟 林 大 油 芒 Spodiopogon sibiricus 149 117 58.75 58.33 6.41 4.10 贝加尔 唐 松 草 Thalictrum baicalense 137 124 75.00 90.00 5.90 4.35 RP Veratrum nigrum 20 139 17.50 83.33 0.86 4.88 BX Vicia unijuga 4 120 3.75 88.33 0.17 4.21 RRM Viola collina 57 19 33.75 21.67 2.45 0.67 YR il) BSE Viola selkirkii 0 1 0.00 1.67 0.00 0.04 BENt BSE Viola variegata 30 18 15.00 18.33 1.29 0.63 W822 Taraxacum mongolicum 2 0 2.50 0.00 0.09 0.00 SESE Thalictrum petaloideum 1 0 Py 0.00 0.04 0.00 TE :幼林 44 种 ,成 熟 林 44 种 表 1`、 表 2 和 表 3 HNNTKK MAN BAY HPA WARM MAME + he 的 种 类 差别 不 大 。 两 个 群落 的 灌木 层 中 物种 较 少 , 土 庄 组 线 菊 (Spiraea pubescens ) Fl th HF ( Lespedeza bicolor ) 在 两 群落 中 占 优势 ,六 道 木 (Apelia biflora) FE RAMP AHH, WAKE Hi (Deutzia grandiflora) WEAK SRA. ASHE PHBA KAR, PATE HH 面 芽 和 地 下 芽 植 物 层 片 为 优势 层 片 ,主要 的 种 类 有 牛尾 项 (Artemzisia subdigitata ) . #f 4 # (Calamagrostis arundinacea ) , %& & & (Carex humilis var. nana )、 小 红 区 ( Dendranthema chanetii) , ¥ He & %i ( Dioscorea nipponica ) 银 背风 毛 菊 ( Saussurea nivea). K ith # ( Spodio- pogon sibiricus ) , NAR RS 4h BH ( Thalictrum paicalenrse )。 一 些 种 类 在 成 熟 林 中 明显 比 在 幼林 中 占 优势 ,这 些 种 类 包括 : 展 枝 沙 参 (Adenropjhora divaricata ).#E KAR (Asparagus schoberi- oides) .% AR ( Astractylodes lancea )、 北 柴 胡 (Buzplexrwza chinense ) , = #8 hk B 3% ( Aster agera- toides) .# ~=(Convallaria majalis ), £7 ( Polygonatum odoratum )、 地 榆 ( Sanguisorba of fici- nalis ) 32% ( Veratrum nigrum )\# 43K ( Vicia unijuga);A—-LRRE DM bE AK 占 优 势 , 这 些 种 类 包括 : FH SE SK ( Ixeris sonchifolia ) . i & FH SH ( Rabdosia japonica var. glau- cocalyx ) , ER # 3 ( Viola collina ) \#§ Hi ( Rubia cordifolia), CHRAWMREATHREPHA 布 并 无 特别 规律 ,可 能 是 由 于 群落 演 替 过 程 中 随机 残留 的 结果 。 3.2 辽东 栎 幼林 与 成 熟 林 物 种 多 样 性 比较 植物 群落 由 于 组 成 成 分 在 群落 中 所 占 空 间 不 同 , 对 群落 的 结构 \ 外 瑶 、 功 能 和 动态 等 方面 所 起 的 作用 不 同 ,特别 是 个 体 大 小 差异 悬殊 ,所 以 在 测度 群落 总 多 样 性 时 ,一般 采 用 不 同 的 层 次 分 别 测度 。 从 表 4 可 以 看 出 ,在 乔木 层 ,物种 丰富 度 指 数 、 多 样 性 指数 和 均匀 度 指数 都 是 幼 林 大 于 成 熟 林 ,表明 辽东 栎 林 在 成 长 过 程 中 ,乔木 层 多 样 性 逐渐 减 小 ;在 灌木 层 ,幼林 的 丰富 度 指数 和 多 样 性 指数 都 大 于 成 熟 林 ,但 $ 个 均匀 度 指 数 没有 共同 规律 ,可 推测 两 群落 灌木 层 的 均 匀 程 度 相 差 不 大 。 在 草本 层 ,物种 丰富 度 指 数 、 多 样 性 指数 和 均匀 度 指 数 大 小 关系 为 :成 熟 林 > 幼林 ,表明 成 熟 林 中 的 草本 比 幼林 中 的 草本 发 育 得 更 为 成 熟 。 草 本 层 的 多 样 性 指数 受到 上 层 的 乔木 灌木 的 影响 ,因此 两 群落 中 草本 层 的 多 样 性 指数 呈现 出 与 乔木 灌木 的 多 样 性 指数 相反 的 现象 。 在 测量 群落 总 体 多 样 性 时 ,将 群落 不 同 层次 的 多 样 性 指数 累加 起 来 并 不 是 一 个 可 取 的 办 n+ 2s * 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 法 ,因为 不 同 层 次 的 物种 对 群落 各 方面 的 贡献 是 不 等 价 的 ,所 以 累加 不 能 真正 反映 群落 总 体 的 多 样 性 特征 ,尤其 在 进行 群落 间 比 较 时 ,可 能 会 产生 错误 的 结果 。 所 以 ,在 对 辽东 栎 幼林 和 成 熟 林 群 落 总 体 多 样 性 进行 比较 时 ,采用 能 反映 群落 各 层次 生产 力 水 平 的 叶 层 相对 厚度 (RE ) 和 和 群落 各 层次 的 相对 盖 度 (RC) 之 和 的 平均 值 作 为 加 权 参 数 ( 高 贤明 等 ,1997)。 加 权 结 果 显 AR ,辽东 栎 成 熟 林 的 丰富 度 指 数 大 于 幼林 ;幼林 的 多 样 性 指数 大 于 成 熟 林 ; 两 群落 的 5 种 均匀 度 指 数 大 体 相 同 。 表 4 辽东 栎 幼林 、 成 熟 林 的 物种 多 样 性 指数 丰富 度 指数 多 样 性 指数 均匀 度 指 数 or IT ume FF 幼林 3.66 3.89 1.91 O73) -OF92> 2.57" 2459) 0:53 0.56 0.77 0.29 On22 10866 木 成 熟 林 3.42 3.66 1.94 0269 0.68 2212 1236 O250 0.50 0.73 0.26 0.21 0.73 # 幼林 Zeid i298 1246 0575. 0874 2.86. 1i6i 10-55 0.63 0.80 0.39 (02345 10e71 木 成 熟 林 2,69 2.93: ¥1259 0270 0569) 2525. 1564) (Orsi 0.66 0.76 0.43 0.38) 0:54 草 幼林 9.81 10.04 4.92 0.94 0.92 12.28 2.93 0.82 0.77 0.95 0.43: j0.41 (0469 木 成 熟 林 10.99 11.24 5.94 0.96 0.95 11.68 2.17 0.88 0.83 0.9790. 52510251) 20577 总 幼林 25930 4.16. 2,04 0.75: 0.74 3.44 1.70 0.56 0.60 0.79 0.32 0.28 0.68 体 成 熟 林 307 yA 22212:223 O27 3 0e7 1, 3.85 ~ 14662.0054 0.59 0.76 .0.35, (073040267 参考 文 献 马克 平 .1993. 试 论 生物 多 样 性 的 概念 .生物 多 样 性 .1(1): 20-22 马克 平 .1994 .生物 多 样 性 的 测度 方法 . 见 钱 迎 倩 , 马 克 平 主编). 生 物 多 样 性 的 原理 与 方法 .北京 :中 国 科学 技术 出 版 社 ， 141-165 高 贤明 , 黄 建 辉 等 .1997. 太 白山 弃 耕 地 植物 群落 演 替 的 生态 学 研究 I. 演 蔡 系 列 的 群落 多 样 性 特征 .生态 学 报 .17(6): 619 — 625 Peet, R.K. 1974. The measurement of species diversity. Ann. Rev. Eco. Syst .5: 285 — 307 THE SPECIES DIVERSITY OF MATURE AND IMMATURE FORESTS OF QUERCUS LIAOTUNGENSIS IN DONGLING MOUNTAIN ,BEIJING Wang Wei, Ma Keping , Gao Xianming , Liu Canran, Yu Shunli (Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093) Using the richness indices, diversity indices and evenness indices, we compare the species di- versity of mature and immature forests of Quercus liaotungensis in Dongling Mountain, Beijing. The results are as follows: the species components of the two communities are basically the same, but the dominances of some species are different. In tree layer, the richness indices, diversity in- dices and evenness indices of immature forest are higher than those of mature forest;in the scrub layer, the richness indices and diversity indices of immature forest is higher than those of mature ERAS LMA RW iL AR KK SK Dy A SE HE AY EE BE SE 生计。 forest,and the evenness indices are not regular in the two communities; in the herb layer, the richness indices, diversity indices and evenness indices of mature forest are higher than those of immature forest. The analysis of the total diversity shows that the richness indices of mature forest is higher than those of immatureforest; the diversity indices of immature forest are higher than those of mature forest; the evenness indices of two communities are near. Key words: Dongling Mountain, Quercus liaotungensis forest ,Species diversity - 282 - £9 ZFS SASRRE BaAwtSRZLTRATERARBADARA AZ2> =P ERE (LEZRF2RE.FH 250100) BES LFLEATLAZLAAR PRALZRAZFRRAPEEAZBEAK , FBR GF +. Re 2SRAND FAS BHARF. SRA REA MX20 mHFHSZ—-HK,FHILAK BER ARI AGFBZBRERLRK. EZERAMANBZS SF 40 mX25 mX3 mMtRHF f—ASmXimHARSAA. AHATEPHEB. ZBATAEBZAMSGSA MAT AGH 主 委 宁 型 ,赤松 逢 子 库 密度 为 337 A/c LRA 60 K/al HI RLF ERB 10 Rie, ZRA DW H/o; HSEREBA 1.6867 H/o’, SHA 0.1463 A/r , HHH FAFFFEB BFA 3%, ZREZA 33.3%: ASZEBA 16.87%, ZA 0.37%. AEBRZBAF FRRERZASHAZL THEFBHALEAZSAT ZA. KER FTF HS HTK FH BH HE Pinus densiflora ) 是 分 布 于 朝 允 、 日 本 和 中 国 的 针叶树 种 。 它 在 中 国 的 分 布 自 辽 东 半 久 经 山东 半岛 达 江 苏 北 部 的 云 台山 。 分 布 区 属 肥 强人 带 东 部 少 兹 地 区 。 区 内 年 均 温 7 一 13 忆 ,年 降水 量 600 一 1000 mm, 年 均 相 对 强度 65% 。 赤 松 是 我 国 竖 温带 落叶 林 区 城 温 性 针 叶 林 的 建 群 御 之 一 , 仅 册 东 省 赤松 宁 画 积 即 达 260000 mh’ 以 上 ,分 别 占 全 省 春 宁 面积 的 20.19% 和 厅 堵 总 蓝 积 的 14.49% 。 了 路 少数 林 世 兽 用 赤松 人 工 造林 外 ,在 广大 地 区 赤松 都 是 天 然 更 新 , 即 “ 飞 凶 成 林 。 由 于 赤松 特别 是 在 山东 植被 的 重要 地 位 和 天 然 更 新 的 优点 ,对 赤松 的 研究 很 多 ， 但 大 多 集中 在 林 卫 生产 部 门 。 在 60 HR, RF HBF (Matsucoccus matsumurae) MRE 3 ( Dendrolinmus spectablis )KA=,ANABAKGBRKKREARBLEWMACHHR. EAH GAT ,林业 生产 和 研究 部 门 不 少 人 提出 “赤松 下 山 " “淘汰 赤松 ”等 口号 ,希望 用 其 他 和 耕种 匣 % (Pinus thunbergii) % A ABH HB ( Lariz kaempferi) RBH, ERDRANALH. Beez 70 年 代 也 引种 了 黑 松 和 日 本 落叶 鹤 。 也 有 不 少 学 者 认为 赤松 虽 易 受 虫 害 ,但 在 防治 和 改造 赤松 纯 林 的 基础 上 ,应 对 赤松 进行 保留 和 发 展 。 本 文 目 的 在 于 从 昆 衔 而 赤松 和 墨 芍 种 子 库 的 特征 玉 其 幼苗 的 对 比 中 讨论 赤松 的 发 展 前 途 问 题 。 种 子 库 是 种 子 繁殖 的 数量 特征 。 Harper 称 之 为 蕃 在 的 种 群 。 由 于 种 子 是 植物 生活 周期 中 崔 一 有 移动 力 的 阶段 ,对 于 植被 更 新 Be 客 局 等 非常 重要 ,所 以 种 子 库 是 植物 种 群生 大 学 和 植被 生 态 学 研究 的 热点 之 一 。 土 搁 种 子 库 的 研究 最 早 5] 36 HB) Darwin(1859) 的 工作 。 得 一 般 来 讲 , 在 国外 对 种 子 库 的 研究 始 于 1930 年 Ridley 4 HF LE (Grime, 1989). RMAM 的 研究 却 集 中 在 最 近 20 =. 研究 范围 包括 :动态 及 原因 ;类 型 及 进化 上 的 意义 ;组 成 及 不 同 蕊 蔡 阶 段 的 关系 ;种 子 的 时 间 和 空间 分 布 ;幼苗 死亡 率 存活 率 在 时 间 和 空间 的 差异 及 原因 ; 逢 拖 的 补充 量 等 。 在 我 国 种 子 库 的 研究 近 几 年 刚刚 兴起 。 如 对 红 松 种 子 分 布 及 成 材 特 征 的 研究 ;对 兴安 萝 中 挫 种 子 分 布 及 种 子 库 持续 性 的 研究 ;对 草地 几 种 植物 种 子 生 产 及 数 布 的 研究 ;对 不 同 演 蔡 阶 REPS Bel tSRKS+RATERMRTARA ~ 2a: 段 种 子 库 的 比较 ;以 及 对 土壤 种 子 库 总 量 的 研究 等 ( 安 树 青 ,1994; WKH, 1988; Hr. 1988; 钟 章 成 ,1992; REAR ,1992; 班 勇 ,1995; 徐 化 成 等 ,1996)。 对 赤松 种 子 库 的 研究 还 未 见于 文献 中 。 1 研究 区 域 概况 及 方法 1I1 研 究 区 域 自然 条 件 概况 BB ar Lu 2 FL ARE S&S ARM ,30°25'N,121°73 E, Bw A. HRRKARBRI40 m ,为 胶 东 第 二 高 峰 , 整 个 山脉 自 东 南 向 西北 倾斜 ,一 直 延 伸 到 瀚海 ,山岭 坡度 一 般 都 在 20 一 30" 左 右 。 Balas , 北 与 瀚海 相 望 , 属 海洋 性 气候 。 年 均 温 12.1 立 ,极端 最 高 温 37.1T ,极端 最 低温 =18.7 ,年 均 降 水 量 900 mm ,无 霜 期 约 200 d (1958 一 1990)。 母 岩 为 花岗岩 , 士 壤 为 棕 壤 。 Rl 植被 样 地 特征 (面积 20x20 m’) 祥 地 号 FLEE me 小 地 形 水 分 条 但 群落 特征 LBS Ft 1 赤松 纯 林 山坡 中 部 Rw BAe, Le 3 EF ,SW43 "坡度 层次 明显 29° 2 黑 松 黑 松 混交 林 山上 部 较 干 燥 灌木 层 不 Le mca Sane 明显 痕迹 3 赤松 黑 松 混交 林 山坡 中 部 ,E 温润 灌木 、 芯 本 ia | 轻微 人 为 35 坡度 43° AD+=Ez 活动 痕迹 表 2 土壤 样 方 特征 植被 +R 样 地 号 样 方 1 样 方 2 样 方 3 样 方 4 AS 1 枯 枝 落叶 层 4 枯 枝 落叶 层 2 枯 枝 落 时 层 1 RRB At ES cm cm, +E 10 em, +& 20 om, tERE, cm, 有 2 株 3 cm, ARE 5 腐殖质 层 3 cm 年 生 赤 松 幼苗 em,5 cm WF + 壤 潮 湿 2 岩石 突 露 较 多 ， 枯 枝 落叶 层 3 REE 3 AREtE RBA E 2 cm, 草本 丰富 , 粗 cm, RARE cm, RRA 1 om, $F 腐殖质 层 1 om, 骨 性 土壤 , 样 1 cm, 土 层 干 发 达 ,土壤 颗粒 而 薄 ,多 粗 tRTR RE wh fF AL 而 薄 , 样 方位 细 , 样 方位 于 BRL 4 HE , 样 方 附 于 陡坡 BE FAR 近 有 大 块 岩 石 岩石 , 样 方 上 有 平 过 岩石 3 枯 枝 落叶 层 4 枯 枝 落叶 层 5 枯 梳 落叶 层 6 cm， MA St RRB E 3 em, cm, RARE cm, RARE 腐殖质 层 4 cm, is ASD 腐殖质 层 1 cm, 1 cm, +R 2 cm, 样 地 外 FE Sh A OR ES ZRALAD HmrAAKR 枚 细 , 样 外 有 有 赤松 ,土壤 岩石 Hea 赤松 黑 松 幼苗 GAA “BARE 1.2 取样 方法 1996 年 4 月 13 日 在 昆 吐 山林 场 一 分 场 的 3 个 不 同 地 点 选择 3 块 样 地 , 样 地 1 在 黑 流 看 ， 样 地 2 ERAT , 样 地 3 在 深 岭 而 。 每 块 样 地 面积 为 20 m x 20 m, 在 每 块 样 地 内 分 别 做 5 > 28a. 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 个 40 cmx25 cmx3 cm 土壤 样 方 ; 另 分 别 做 1 个 5 mxs5 m 幼苗 样 方 , 调 查 赤 松 、 黑 松 幼苗 情 况 。 植 被 样 地 与 土壤 样 方 特征 见 表 1、2。 2 结果 与 分 析 2.1 种 子 库 发 芽 实 验 把 土壤 样 方 带 回 实验 室 ,分 检 出 全 部 赤松 和 黑 松 种 子 , 放 到 培养 秋 中 MABKE 20Cz 温 下 培养 两 周 ,做 发 芽 实 验 。 取 1995 年 冬 从 树 上 采集 的 赤松 、 黑 松 种 子 做 发 芽 对 照 试 验 。 结 果 如 下 : 表 3 土壤 样 方 种 子 发 芽 实 验 结果 用 黑 松 种 子 样 地 号 LER! wae 2% RER(%) WR RFR BER) ET 2 38 0 0 3 2 67 1 3 16 0 0 1 1 100 4 13 1 8 2 1 50 3 19 0 0 8 3 38 小 计 102 1 1 19 9 47.4 1 136 4 3 15 4 PH 2. 45 0 0 16 5 30 2 3 42 Z, 5 9 0 0 4 27 0 0 4 3 75 5 52 2 4 3 于 33 小 计 302 8 2.65 47 13 27.6 1 19 0 0 区 eo) 67 2 28 2 7 8 4 50 3 3 36 3 8 3 1 33 4 11 0 0 2 0 0 5 10 1 10 8 i 1235 小 计 104 6 5.8 24 8 3334 总 计 508 15 3 90 30 39.3 按 样 地 12.3 种 子 的 平均 发 芽 率 ,赤松 分 别 为 1% 2.65% 、5.8% ,总 体 平均 发 荐 率 为 3% 。 Ae HS BNA 47.4% 27.6% . 33.3% ,总 体 平 均 发 芽 率 为 33.3% 。 赤 松 种 子 的 发 全 率 明显 低 于 黑 松 种 子 的 发 芽 率 。 2.2 对 照 实 验 取 1995 年 冬 从 黑 松 ` 赤 松树 上 采集 的 种 子 放 于 培养 血 中 ,加 蒜 馅 水 在 室温 20 CF BSE 发 芽 对 照 实验 。 结 果 如 下 :对 照 组 种 子 的 平均 发 芽 率 赤松 为 70% , ADH 76.5% 。 黑 松 种 子 的 发 芽 率 略 高 于 赤松 种 子 的 发 芽 率 ,与 种 子 库 的 发 芽 率 结果 不 一 致 。 分 析 原 因 可 能 有 1) 种 子 库 中 赤松 和 黑 松 种 子 的 年 龄 不 同 , 它 们 的 生活 力也 不 同 。 赤松 是 乡土 树种 ,而 黑 松 为 70 年 代 才 引进 的 树种 ,赤松 的 种 子 库 种 子 的 平均 年 龄 要 大 于 黑 松 ,所 以 在 种 子 库 中 赤松 种 子 的 发 芽 率 要 远 低 于 黑 松 。 朱 建 中 等 Bal ERA DRAFT ERABA AA (285 2) 分 检 种 子 库 的 赤松 和 黑 松 种 子 时 可 能 有 误 ,分 检 出 的 黑 松 种 子 少 于 实际 数目 ,而 赤松 种 子 高 于 实际 数目 ,从 而 使 黑 松 种 子 的 发 芽 率 高 而 赤松 种 子 的 发 芽 率 低 。 表 4 种 子 发 芽 对 照 实验 松 种 子 MAT 对 照 组 种 子 数量 一 发 基数 发 着 率 (%) 1 50 25 50 = > 2 50 38 80 x i 3 50 39 78 46 mB 一 50 36 72 35 70 a. me 70 38 76.5 2.3 幼苗 数量 10 年 前 黑 松 已 进入 结实 期 ,调查 小 于 10 龄 的 幼苗 ,使 调查 的 赤松 和 黑 松 幼苗 有 可 比较 性 。 统 计 3 块 植被 样 地 的 3 块 5Smxsm 幼 苗 样 方 中 的 赤松 和 黑 松 的 幼苗 数 ,结果 如 下 : 表 5 幼苗 样 方 中 赤 松 黑 松 幼苗 数量 树龄 幼苗 样 方 1 幼苗 样 方 2 幼苗 样 方 3 赤松 黑 松 赤松 黑 松 赤松 黑 松 1~3 8 0 5 0 10 1 14~6 8 0 3 1 29 4 47~10 5 0 6 1 3 0 合计 21 0 18 2 42 5 此 表 说 明 赤 松 幼苗 数 远 多 于 黑 松 幼苗 数 。 这 与 种 子 库 中 赤松 种 子 的 发 芽 率 远 低 于 黑 松 种 子 的 发 芽 率 形成 鲜明 对 照 。 进 一 步 的 分 析 有 待 于 以 后 的 重复 研究 。 2.4 统计 分 析 把 样 方 所 得 的 数值 进行 统计 分 析 ,结果 如 下 : 表 6 统计 结果 机 种 子 库 特征 ae This eek TT ae 种 子 库 密 度 ” 赤松 200 604 208 337 (#{ /m?) 黑 松 380 94 48 60 种 子 库 发 芽 密 度 赤松 2 16 12 10 ( 枚 Mm2) 黑 松 18 26 16 20 幼苗 密度 赤松 173 113 2.63 1.6867 (#& /m?*) 黑 松 0 0.125 0.314 0.1463 REX 赤松 1 2.6 5.7 3 (% ) 黑 松 47 28 33 33.3 成 苗 率 赤松 65 7.06 22 16.87 (%) 黑 松 0 0.48 1.96 0.73 种 子 库 密 度 赤 松平 均 为 337 Bm? , 黑 松 为 60 枚 AMm2 HEE OF BE ROE IH 10 枚 / mm , 黑 松 为 20 枚 [mm2 ;幼苗 密度 赤松 平均 为 1.6867 HR /m?2, MHS 0.1463 株 Mm2 ,由 此 计算 种 - Bho 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 子 库 发 芽 率 赤松 为 3% , 黑 松 为 33.3% ;成 苗 率 赤 松 为 16.87% , 黑 松 为 0.37% 。 由 此 得 出 赤 松 种 子 库 远大 于 黑 松 种 子 库 ; 黑 松 种 子 的 发 芽 率 远大 于 赤松 种 子 的 发 芽 率 ;赤松 的 幼苗 密度 和 成 苗 率 都 远大 于 黑 松 。 黑 松 种 子 有 较 高 的 发 芽 率 却 又 有 很 低 的 成 苗 率 ,分 析 原 因 可 能 在 于 种 子 库 中 黑 松 种 子 的 生活 力 高 于 赤松 种 子 而 幼苗 又 不 太 适 应 当地 的 环境 ,而 赤松 种 子 虽 然 发 芽 率 稍 低 但 却 有 很 高 的 成 苗 率 ,可见 赤松 更 适 于 当地 的 环境 ,赤松 的 生活 力 要 高 于 黑 松 。 3 分 析 与 讨论 由 于 赤松 易 受 病虫害 ,在 70 年 代 人 们 不 得 不 砍伐 因 受 松 干 蛤 、 松 毛虫 大 发 生 危 害 而 死亡 的 赤松 ,同时 有 人 提出 "赤松 下 山 ” ”淘汰 赤松 ”的 口号 ,山东 各 地 也 做 了 一 些 赤 松林 更 新 为 其 他 树种 的 实验 研究 ( 王 希 才 ,1992,1994) ,取得 了 一 些 成 果 。 昆 将 山 林场 也 在 70 年 代 起 引种 了 黑 松 \ 落 叶 松 等 ,现今 看 到 的 赤松 、 黑 松 混 交 林 即 为 引进 的 黑 松 与 自然 更 新 的 赤松 混交 的 结果 。 从 实验 可 看 出 昆 帆 山 主要 林 型 赤松 幼苗 极为 丰富 ,特别 是 赤松 实生 苗 数 远 多 于 黑 松 的 实生 苗 数 , 黑 松 成 苗 率 极 低 ,说 明 赤 松 生 活力 远 高 于 黑 松 ,赤松 更 适 于 当地 环境 ,特别 是 赤松 在 当地 有 自然 更 新 的 能 力 , 只 要 封禁 保护 好 ,6 一 10 年 即 可 达到 绿化 要 求 ,一 般 20 年 左右 即 能 成 材 ,所 以 它 不 失 为 一 种 优秀 的 造林 树种 ,特别 是 它 在 温带 沿海 具有 海洋 性 气候 的 低 山 丘陵 地 区 有 不 可 替代 性 。 从 种 子 库 目 前 动态 看 ,大量 的 赤松 幼苗 ,少量 的 黑 松 幼苗 不 利于 形成 赤松 一 黑 松 混 交 林 。 由 于 赤松 纯 林 极 易 遭 到 病虫害 的 毁灭 性 的 灾害 ,因此 发 展 赤松 黑 松 混交 林 、 赤 松 麻 栎 混 交 林 是 比较 理想 的 选择 。 所 以 对 于 昆 风 山林 场 来 说 ,应 在 封山育林 的 基础 上 ,适度 间伐 赤松 ， 人 为 种 植 黑 松 ,培育 麻 标 ( Quercus acutissima ) 长 成 乔木 。 也 可 人 工 营 造 冰 叶 树 ,特别 在 山坡 中 下 部 营造 刺槐 (Robpizia pseudoacacia ) . RR ER. & BE PK ( Quercus variabilis ). WAR ( Albizia kalkora ) . Ril #k ( Kalopanax septemlobus ) , 5 ¥§ ( Ailanthus altissima ) 等 块 状 林 ,尽量 保留 山沟 杂 木 林 ,如 枫 杨 ( Pierocarya stenoptera ) Fk (Alnus japonica ) .1¢ #K ( Sorbus pohuashanensis ) 、 RK PRR RUB FE AH ( Populus tomentosa )& , WA ik Bl Ft RAI eA 的 。 此 外 积极 防治 害 虫 , 除 化 学 防治 外 ,放养 球 虫 (Leis azyridis)、 草 蛤 ( Chrysopa sinica ) , Hf HR # ( Triohogramma dendrolimi) ,保护 招引 食 虫 鸟 类 如 灰 喜 省 (Pica zica ) 等 。 通 过 总 合 治理 ,保护 林场 的 生物 多 样 性 ,使 林场 能 长 期 稳定 的 生产 。 由 于 本 研究 取样 时 间 和 数量 都 不 充分 ,研究 内 容 和 方法 也 较 为 简单 ,许多 问题 尚 待 进一步 论证 和 确定 。 参考 xX wt {- 9M . 1989. 山东 半岛 赤松 林 的 天 然 更 新 及 其 发 展 前 途 的 研究 .生态 学 杂志 .8(2):18 -22 安 树 青 .1996. 宝 华山 主要 植被 类 型 土壤 种 子 库 初 探 .植物 生态 学 报 .20(1):41 - 50 刘 庆 洪 .1988. 红 松 阔 叶林中 红 松 种 子 的 分 布 与 更 新 .植物 生态 学 与 地 植物 学 学 报 . 12(2) :134 - 142 杨 允 菲 .1988. 不 同 生态 条 件 下 羊 草 种 子 生产 的 探讨 .生态 学 报 .8(3):256-262 钟 章 成 . 1992. 我 国 植物 种 群生 态 学 研究 的 成 就 与 展望 .生态 学 杂志 . 11(1):4-8 能 利 民 Sh He A. 1992. Ss tS RAL Mt PA AS Tl DR Wt Be hh PE) ES. Ly A SE Sh A YE AEH. 16(3) 1249 - 257 班 勇 .1995 .土壤 种 子 库 结 构 与 动态 .生态 学 杂志 .14(6):42- 47 徐 化 成 , 班 勇 . 1996. 大 兴安 岭 北部 兴安 落叶 松 种 子 在 土壤 中 分 布 及 其 种 子 库 的 持续 性 .植物 生态 学 报 .20(1):28 - 34 徐 程 杨 .1995. 长 白山 地 区 天 然 赤松 林 群 落 学 特性 的 研究 .植物 研究 . 15(2) :220 - 229 魏 宏 图 .1992. 江苏 云 台山 宿 城 自然 保护 区 赤松 林 年 龄 结构 及 其 更 新 的 特点 .植物 生态 学 与 地 植物 学 学 报 . 16(1): 52-63 EFA. 1994. A HS Be KDE By Th HS PR BR YER BE PK BY 9 山东 林业 科技 .23(5):32 - 34 王 希 才 .1992. 赤 松林 采伐 迹地 更 新 效果 调查 报告 .山东 林业 科技 .21(1):71-73 Bertiller,M. B. 1994. Seed bank palters of Festula pallescens in semiarid patagonia( Argentina) : a possible limit to bush re-establish- 朱 建 中 等 : 昆 宜 山 主 要 林 型 土壤 种 子 库 及 幼苗 分 布 特点 et ie ment. Biodiversity and Conservation. 3(1) :57 - 67 Hill ,M.O. ,Steven, P. A. 1981. The density of viable seed in soils of forest plantation in uplands Britain. Journal of Ecology. 69: 693 — 709 THE SOIL SEED BANK CHARACTERISTICS AND SEEDLINGS DISTRIBUTION OF THE DOMINANT FOREST TYPES ON KUNYU MOUNTAIN Zhu Jianzhong , Wang Renqing , Zhang Shuping (Department of Biology ,Shandong University,Jinan 250100) Kunyu Mountain lies in the east of Shandong Peninsula where the dominant forest types are pure Pinus densiflora forest and the mixed forest of Pinus densiflora and Pinus thunbergit . Pi- nus densiflora is native species while Pinus thunbergii was introduced to here after 1970s. Three plots of 20 X 20 m? were selected in three differentt places which represent pure Pinus densiflora forest and the mixed forest of Pinus densiflora and Pinus thunbergii respectively. Five 40 X 25 X 3 cm’ soil quadrats and one 5 X 5 m” seedlings quadrats were selected in each plot. From the statis- tics of seed bank and seedlings, it can be concluded that in the dominant forest types of Kunyu Mountain the seed density of Pinus desiflora was 337 grains/m’,and Pinus thunbergii was 60 grains/m” ,and their densities of germinated seeds were 10 and 20 grains/m’ , and their densities of seedlings were 1.6867 and 0.1463 plants/m’ respectively. From the above it could be worked out that the germinated rate of Pinus densiflora seed was 3% , with the seedling-forming rate being 16.87% , while the germinated rate and the seedling — forming rate of pinus thunbergi were 33. 3% and 0.37% respectively. From the relations between characters of seed banks of Pinus den- siflora and Pinus thunbergii and their seedlings, we can conclude that the vitality of Pinus densi- flora is higher than that of Pinus thunbergit. key words: Soil seed bank, Seedling, Coniferous forest, Pinus densiflora , Pinus thunbergii : 5° 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 土壤 种 子 库 与 植被 的 天 系 EX SEP ”高 贤明 (中 国 科 学 院 植物 研究 所 ,北京 ”100093) 摘要 ”通过 分 析 土 壤 种 子 库 对 植被 的 影响 植被 对 土壤 种 子 库 的 作用 、 演 蔡 过 程 中 土壤 种 子 库 和 植被 的 动态 \ 不 同 条 件 对 土壤 种 子 库 向 植被 转化 过 程 的 影响 ,综合 评述 了 土壤 种 子 库 和 植被 的 关系 。 关键 词 : 土壤 种 子 库 ”植被 土壤 种 子 库 是 指 存在 于 土壤 表面 和 土壤 中 的 全 部 有 活力 的 种 子 (Robert,1981)。 士 壤 种 子 库 中 的 种 子 是 一 个 潜在 的 种 群 , 当 条 件 适 合 时 ,有 活力 的 种 子 就 会 萌发 ,然后 补充 到 植被 中 去 ,植被 成 熟 后 ,产生 大 量 的 种 子 返回 土壤 ,因此 ,要 完全 描述 一 个 植物 群落 就 必须 包括 土壤 种 子 库 中 的 种 子 , 因 为 它们 和 地 上 植被 一 样 是 物种 的 组 成 者 ,部 分 反映 了 植被 的 历史 ,同样 影响 植被 的 未 来 ( 邓 自 发 ,1997)。 虽然 土壤 中 存在 大 量 的 种 子 , 但 有 活力 的 种 子 只 占 少 部 分 ,而 能 够 萌发 的 种 子 更 少 ,但 当 一 个 生态 系统 遭 到 大 规模 的 破坏 (如 砍伐 ,火烧 等 ) 后 ,土壤 种 子 库 就 会 发 挥 效 力 , 通 过 有 性 繁 殖 ( 同 时 也 有 无 性 繁殖 ) 产 生 新 的 个 体 , 从 而 对 植被 的 恢复 和 更 新 起 到 重要 的 作用 (Thompson， 1992; 杨 允 菲 ,1995)。 本 文 将 就 土壤 种 子 库 对 植被 的 影响 \ 植 被 对 土壤 种 子 库 的 作用 、 演 蔡 过 程 中 土壤 种 子 库 和 植被 的 关系 以 及 不 同 条 件 和 因素 对 土壤 种 子 库 和 植被 的 影响 等 方面 综合 评 述 土壤 种 子 库 和 植被 的 关系 ,最 后 总 结 此 项 研究 的 意义 。 1 土壤 种 子 库 对 植被 的 影响 1.1 土壤 种 子 库 的 大 小 及 对 植被 的 影响 到 目前 为 止 ,已 有 很 多 文献 估计 了 不 同 群落 的 种 子 库 大 小 ,这 些 群 落 包括 森林 、 沼 泽 、 草 地 、\ 冻 原 等 (McGraw,1980)。 土 壤 种 子 库 的 大 小 和 其 对 植被 的 贡献 之 间 并 没有 必然 的 联系 ， 但 很 多 学 者 认为 大 的 土壤 种 子 库 对 植被 的 贡献 要 比 小 的 土壤 种 子 库 大 。Valk (1978) 在 研究 沼泽 时 指出 ,沼泽 在 水 位 高 时 ,植被 稀 朴 ,水 位 降低 露出 底层 后 ,大 量 植被 快速 恢复 ,其 原因 主 要 是 由 于 大 的 土壤 种 子 库 的 存在 。Leck (1995) 在 研究 淡水 沼泽 时 也 发 现 种 子 库 密 度 和 幼苗 密度 呈正 相关 。Johnson (1975) 指 出 , 冻 原 种 子 库 密度 很 小 ,所 以 植被 再 生 的 速度 非常 慢 ,但 McGraw 〈1980) 在 研究 冻 原 时 却 发 现 种 子 库 密度 并 不 低 ,其 对 植被 贡献 小 的 主要 原因 是 :在 赛 冷 地 区 ,低温 和 微生物 有 限 的 活动 使 种 子 库 中 的 种 子 保持 休眠 状态 。Leck (1995) 在 研究 淡水 沼 汉 时 发 现 , 尽 管 种 子 库 中 缺乏 多 年 生 草 本 植物 的 种 子 , 但 多 年 生 草本 和 一 年 生 草本 一 样 对 群 落 的 动态 具有 推动 力 。 1.2 土壤 种 子 库 的 格局 对 植被 格局 的 影响 植被 中 物种 的 空间 分 布 取决 于 土壤 种 子 库 中 种 子 的 分 布 (Janzen,1971)。 土 壤 种 子 库 中 种 子 分 布 分 垂直 分 布 (vertical distribution) 和 水 平分 布 (horizontal distribution) , 这 两 种 分 布 对 植物 种 群 分 布 的 影响 不 同 。 垂 直 分 布 主要 影响 种 群 的 建立 ,水 平分 布 才 真 正 决 定 种 群 的 格局 。 ERS: RHR SBRMKA + 289 - HMEKNE PRAT REEMA. —EMHKDVWERBA THAN WRB T. E 们 把 收集 的 种 子 埋 藏 在 洞穴 中 或 集中 在 地 表 下 面 , 有 些 种 子 未 被 取 食 , 遇 到 适当 的 条 件 就 会 发 芽 。 例 如 Vander wall(1992) 在 咕 齿 类 动物 的 洞穴 旁 发 现 许 多 有 翅 的 松树 种 子 ,其 中 大 约 15% 的 种 子 产 生 幼 苗 ,大 部 分 幼苗 两 株 或 更 多 株 为 一 从 聚集 分 布 , Vande wall 指出 ,这 种 植株 分 布 格局 明显 是 员 齿 类 动物 传播 种 子 的 结果 。 类 似 的 分 布 格局 也 在 另 一 些 物种 中 观测 到 (West， 1968; Vander wall,1994). 1.3 种 子 入 侵 对 植被 的 影响 在 一 些 群 落 中 ,经 常会 发 现 一 些 非 本 地 物种 生长 ,这 主要 是 由 于 外 来 种 的 种 子 人 侵 到 本 地 土壤 种 子 库 中 的 结果 。 因 为 有 些 种 子 散 布 能 力 很 强 ,能 从 一 个 群落 扩散 到 另 一 个 群落 (Howe， 1982; Werner,1975)。 例 如 一 些 风 播种 子 能 传播 很 远 的 距离 , 遇 到 障碍 后 会 加 入 到 当地 的 种 子 库 中 , 遇 到 适宜 条 件 就 会 长 成 植株 ,发 展 成 植被 。 因 此 ,这 些 种 子 人 侵 到 本 地 土壤 种 子 库 中 有 利于 维持 物种 多 样 性 。 2 植被 对 土壤 种 子 库 的 作用 2.1 植被 盖 度 对 土壤 种 子 库 大 小 的 影响 植被 盖 度 对 土壤 种 子 库 大 小 有 多 方面 的 影响 。 在 有 动物 捕食 的 情况 下 ,植被 的 盖 度 对 土 壤 种 子 库 大 小 有 两 方面 的 影响 :矮小 的 地 被 物 ( 主 要 是 矮 草本 ) 对 地 面 的 种 子 起 到 保护 作用 , 防 止 动物 捕食 ;而 一 些 矮 灌木 的 高 盖 度 却 可 以 遮 避 捕 食 种 子 的 动物 (例如 鼠 类 、 乌 类 等 ), 使 它们 逃避 大 型 动物 的 捕食 ,这 些 高 盖 度 的 灌木 起 到 保护 动物 的 作用 ,有 利于 食 种子 动 物 捕食 种 子 (Vonder wall ,1994) 。 在 没有 动物 捕食 的 情况 下 ,植被 的 盖 度 对 种 子 库 大 小 的 影响 没有 明显 的 规律 。 对 一 些 物 种 来 说 ,植被 前 一 年 的 盖 度 会 影响 下 一 年 的 种 子 库 大 小 ,例如 ,在 Hamilton 沼泽 区 域 , 一 年 生 植物 凤 仙 花 (Impatiens capensis) 的 大 盖 度 使 土壤 种 子 库 密 度 减 小 ; 而 另 一 些 物 种 情况 则 不 Al ,例如 ,一年生 植 物 葛 丝 子 (Cuscuta gronovii) 的 植被 盖 度 对 土壤 种 子 库 大 小 没有 影响 (Leck ,1995)。 2.2 不 同 植被 类 型 的 种 子 库 大 小 在 不 同 植物 群落 中 ,各 植物 的 形态 结构 繁殖 能 力 不 同 ,产生 种 子 情况 也 各 不 相同 ,有 的 产 生 大 量 的 种 子 , 有 的 只 产生 少量 的 种 子 , 所 以 ,不 同 植被 类 型 的 土壤 种 子 库 密度 各 不 相同 。 另 ”外 ,群落 中 微 生 境 (micro-habitat) 的 差异 ,也 可 能 会 对 土壤 种 子 库 的 大 小 产生 影响 ,所 以 ,即使 是 同一 植被 类 型 但 区 域 不 同 ,土壤 种 子 库 大 小 也 可 能 不 同 。 例 如 ,非洲 山地 森林 的 土壤 种 子 库 的 密度 非常 大 (Teketay,1995) , 而 热带 雨林 的 土壤 种 子 库 密 度 则 很 小 (Thompson ,1992)。 人 很 多 学 者 研究 了 不 同 植物 群落 土壤 种 子 库 中 的 种 子 密 度 ,草地 种 子 库 密度 为 1,000 一 1000,000 个 pm"*(Harper,1977; 张 志 权 ,1996) ;森林 为 100 一 1,000 4 Am? ( HK EAR, 1996) ;沙漠 为 269 个 /m? ; & hh 4 275 4s /m?(Garcia-Fayos 等 ,1995) ;草丛 冻 原 为 3367 个 [mm2(McGraw ,1980 ) ; 园 艺 土壤 为 137000 4 Am? ; 弃 耕 地 为 1250~5000 4 /m? (Harper, 1997) ( WA _E Fr AS & AB BEEK 的 种 子 库 密度 只 代表 各 植被 类 型 种 子 库 密 度 的 一 般 情 况 ) 。 2.3 不 同 植物 生活 型 对 土壤 种 子 库 的 影响 不 同 植物 生活 型 对 土壤 种 子 库 的 影响 不 同 。 一 般 而 言 ,草本 植物 易于 形成 土壤 种 子 库 ,但 不 同 生活 型 草本 的 土壤 种 子 库 大 小 不 同 ,在 多 年 生 草 本 占 优 势 的 地 域 , 土 壤 种 子 库 很 小 。 例 如 ,在 省 麦 (Bromus inermis) 占 优 势 的 草地 上 ,种 子 库 密 度 只 有 280 一 2450 个 [mm2 ,而 在 一 年 ¢ 290.- 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 生 草 本 占 优 势 的 群落 中 ,土壤 种 子 库 中 存在 相当 多 的 种 子 。 这 是 因为 多 年 生 草 本 的 种 子 产 量 比 一 年 生 草 本 的 种 子 产 量 低 (Harper,1977)。 一 般 木 本 植物 在 土壤 中 不 积累 种 子 (Johnson， 1975) ,所 以 木 本 植物 对 土壤 种 子 库 的 贡献 很 小 ,通常 只 形成 暂时 的 种 子 库 (transient bank) ,但 并 不 因为 木 本 植物 的 土壤 种 子 库 小 而 影响 木 本 植物 在 群落 中 的 优势 地 位 ,因为 木 本 植物 除 进 行 种 子 繁殖 外 ,还 可 以 进行 无 性 繁殖 ( 攀 后 保 ,1996 ) 。 3 演 替 过 程 中 土壤 种 子 库 和 植被 的 动态 3.1 陆地 生态 系统 演 替 过 程 中 的 土壤 种 子 库 和 植被 在 陆地 生态 系统 中 , 随 演 蔡 过 程 的 进行 ,土壤 种 子 库 密度 下 降 ,种 子 库 物 种 组 成 和 植被 的 相似 程度 也 下 降 。 在 处 于 演 蔡 早期 的 弃 耕 地 中 ,一 些 早期 演 蔡 的 物种 (例如 杂 草 ) ,对 种 子 扩散 和 土壤 种 子 库 发 展 起 到 很 大 作用 , 反 过 来 土壤 种 子 库 又 大 规模 并 且 频 繁 地 影响 植被 的 发 展 。 随 着 演 蔡 过 程 的 进行 , 弃 耕 地 演 蔡 为 草地 ,草地 又 被 灌 丛 替代 , 灌 丛 再 被 森林 取代 。 随 着 植被 类 型 的 逐渐 变化 ,土壤 种 子 库 的 密度 下 降 、 种 子 库 中 种 子 和 现存 植被 的 相似 程度 下 降 (Tsyuza- ki 和 Kanda,1996) 。 能 利 民 等 (1992) 对 亚热带 常 绿 阔 叶 林 不 同 演 替 阶段 土壤 种 子 库 与 现存 植 被 的 关系 进行 了 一 些 研究 ,也 发 现 类 似 的 变化 趋势 ,还 发 现在 物种 组 成 上 ,土壤 种 子 库 各 阶段 均 以 草本 植物 为 主 , 演 替 顶 极 种 的 种 子 仅 在 演 替 发 展 的 后 期 阶段 出 现 。 有 学 者 在 对 森林 种 子 库 从 演 蔡 早期 到 成 熟 期 的 发 展 过 程 的 研究 中 发 现 : 演 替 过 程 中 ,先锋 种 种 子 库 中 的 种 子 数量 最 早 达到 高 峰 , 然 后 逐渐 下 降 。 在 项 极 群落 中 ,植被 中 优势 物种 (主要 是 乔木 ) 的 种 子 很 少 存在 (Thompson ,1992) 。 3.2 水 生生 态 系统 演 替 过 程 中 的 土壤 种 子 库 和 植被 水 生态 系统 的 演 蔡 不 是 线性 演 蔡 (linear succession) (Leck ,1995; Mitsch 和 Gosselink, 1986)。 通 过 1930 一 1980 年 对 Hamilton 沼泽 的 观测 证 明 植被 特征 几 十 年 来 一 直 很 相似 ,种 子 库 和 植被 之 间 的 关系 与 陆地 生态 系统 不 同 ,5 种 植物 (4 种 一 年 生 植 物 ,1 种 多 年 生 植物 ) 在 植 被 和 土壤 种 子 库 中 都 占 很 大 比例 ,这 些 植 物 对 植被 动态 最 重要 (Leck,1995) 。 4 不同 条 件 和 因素 对 土壤 种 子 库 和 植被 关系 的 影响 有 很 多 因素 影响 土壤 种 子 库 向 幼苗 的 转化 ， ik 46 AK $8 Jt HR (Densmore, 1997) . fa (Khan 和 Ungar, 1997) 病菌 、 动物 捕食 (Chambers,1995) 等 。 因 为 幼苗 建成 的 过 程 也 是 土壤 种 子 库 减 小 的 过 程 ,所 以 研究 这 些 过 程 对 理解 土壤 种 子 库 和 植被 之 间 的 关系 很 有 益处 。 影响 土壤 种 子 库 的 条 件 和 因素 很 多 ,下 面 只 简单 地 予以 介绍 。 4.1 发 芽 条 件 不 同 植物 的 种 子 发 芽 条 件 不 同 ,所 以 一 些 种 子 在 条 件 不 适合 的 情况 下 很 少 发 菠 。 例如 ,在 Clocaenog 森林 中 灯芯 草 的 种 子 经 常 埋 藏 很 深 , 虽 然 Juncus eflusus 的 种 子 在 土壤 中 丰富 度 最 高 (ABD Ke (Hill, 1981) ,这 就 造成 了 土壤 种 子 库 中 种 子 很 多 , 却 无 法 补充 到 植被 中 去 的 局 面 。 种 子 发 芽 在 恢复 和 保护 生物 多 样 性 中 的 作用 日 益 明显 。 一 些 生境 条 件 只 适合 本 地 种 的 种 子 发 芽 ,而 对 一 些 外 来 种 的 种 子 不 适合 ,在 恢复 本 地 的 植被 时 就 要 利用 本 地 种 或 其 他 一 些 适 谷 在 本 地 发 芽 的 物种 (Chambers,1994) 。 4.2 水 位 Looney(1995) 在 研究 海滨 岛屿 时 发 现 ,土壤 种 子 库 中 的 区 系 和 地 面 植物 区 系 的 相似 程度 在 秋天 比 在 春天 高 。 在 美国 Great lakes , 湖水 季节 性 波动 ,水 位 高 时 一 些 木 本 植物 被 淹 死 ,水 位 下 降 后 ,它们 会 从 具有 丰富 物种 的 土壤 种 子 库 中 迅速 生长 出 来 (Thompson ,1992)。 王 痢 等 :土壤 种 子 库 与 植被 的 关系 ~ 21 - 4.3 干扰 许多 草本 的 更 新 是 经 过 小 规模 的 干扰 (例如 ,单个 树 被 风 吹 倒 、 放 牧 、 野 猪 干扰 等 ) 造 成 的 ， 小 规模 的 干扰 可 以 使 埋藏 在 土壤 深 处 的 种 子 经 过 垂直 运动 来 到 地 表 ,利于 种 子 发 芽 。 反 过 来 ， 小 规模 的 干扰 又 有 利于 土壤 种 子 库 的 形成 (Teketay,1995; Harper,1997) 。 5 结语 土壤 种 子 库 和 植被 之 间 到 底 存 在 什么 样 的 关系 ? 这 是 一 个 非常 难 回答 的 问题 ,可 能 两 者 之 间 并 没有 一 个 非常 明确 的 关系 。 它 们 之 间 的 关系 在 不 同 种 之 间 不 同 ,在 不 同 地 域 和 不 同 植 被 类 型 之 间 也 不 相同 ,但 研究 土壤 种 子 库 和 植被 之 间 的 关系 却 有 重要 的 现实 意义 。 当前 , 随 着 人 类 活动 的 加 剧 ,世界 上 大 量 的 生态 系统 遭 到 破坏 ,物种 正 以 前 所 未 有 的 速度 灭绝 ,因此 采取 有 效 的 措施 保护 生物 多 样 性 已 是 当务之急 (马克 平 ,1993)。 利 用 土壤 种 子 库 进 行 物种 恢复 和 重建 即 是 保护 物种 多 样 性 的 有 效 方法 之 一 。 因 为 土壤 种 子 库 在 干扰 后 植被 的 恢 复 过 程 中 是 关键 因子 ,所 以 在 一 些 受 干扰 严重 的 陆地 生态 系统 中 ,有 效 的 管理 可 使 一 些 需 要 保 护 的 物种 通过 土壤 种 子 库 重 建成 植被 (Chambers,1994)。 以 前 一 直 认 为 水 生生 物 主 要 靠 克 隆 来 扩大 种 群 ,但 近来 的 研究 证 明 , 水 生生 物 的 种 子 在 恶劣 的 环境 中 对 种 群 的 移 地 发 育 (colo- nization)、 维持 (maintenance) 和 重建 (re-establishment) 都 具有 重要 作用 (Lokker,1997)。 因 此 ， 积累 土壤 种 子 库 特 征 的 信息 (例如 ,物种 数目 、 种 子 数 量 和 种 子 分 布 深度 等 ) 可 以 为 更 新 生态 学 (regeneration ecology) 提 供 根据 ,尤其 为 干扰 后 更 新 潜力 的 估计 提供 依据 (Teketay,1995 ) 。 所 以 ,通过 研究 土壤 种 子 库 和 土壤 种 子 库 建 成 植被 的 关系 ,可 以 保护 关键 的 物种 ,从 而 有 利于 维持 生物 多 样 性 。 oe xX 献 MS ERAS 1997. FE ee DR sR ha EB EE. EAS ERE. 16(5): 19-23 梦 后 保 .1996. 蒙 古 栎 种 群 天 然 更 新 的 研究 .生态 学 杂志 .15(3): 15-20 马克 平 .1993. 试 论 生 物 多 样 性 的 概念 .生物 多 样 性 .1(1): 20-22 能 利 民 等 .1992. 亚 热带 常 绿 阔 叶 林 不 同 演 替 阶段 土壤 种 子 库 的 初步 研究 .植物 生态 学 与 地 植物 学 学 报 .16(3): 249 — 257 杨 允 菲 .1995. 松 嫩 平 原盐 碱 植物 群 种 子 库 的 比较 分 析 . 植 物 生态 学 报 .19(2):144- 148 张 志 权 .1996. 土 壤 种 子 库 . 生 态 学 杂志 .15(6):36- 42 Chambers,J.C.1994.A day in the life of a seed: movements and fates of seeds and their implications for natural and managed sys- tems. Annual Review of Ecology and Systematics. 25: 263 — 292 Chambers,J.C. 1995. Disturbance, life history strategies, and seed fates in Alpine herbfield communities, American Journal of Botany. 82(3) :421 — 433 Densmore, R. V. 1997. Effect of day length on germination of seeds collected in Alaska, American Journal of Botany .84(2) :274 - 278 Garcia-Fayos, P. etal. 1995. Seed population degnamics on badland slopes in Southeastern Spain. 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Canadian Journal of Botany. 53: 810-813 THE RELATIONSHIP OF THE SOIL SEED BANK AND VEGETATION Wang Wei, Ma Keping , Gao Xianming (Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093) In this paper the relationship of the soil seed bank and vegetation is reviewed, based on the analyses of the influence of the soil seed bank on vegetation, the influence of vegetation on the soil seed bank, the dynamics of the soil seed bank and vegetation during succession, the influence of different conditions and factors on the relationship of the soil seed bank and vegetation. Key words: Soil seed bank, Vegetation 赵 秀 海 等 :长 白山 西部 疮 叶 红 松林 早春 阶段 草本 植物 物种 多 样 性 的 研究 8 长 自 山 西部 阔 叶 红 松林 早春 阶段 草本 植物 物种 多 样 性 的 研究 - RFE ERE Rpt (Hae, AH 132013) (中 国 科学 院 沈 阳 应 用 生态 研究 所 ,沈阳 110015) 摘要 ”通过 对 长 白山 西部 50 年 代 择 伐 过 的 冰 叶 红 松 林 早 春 阶 段 (4 月 25 一 29 日 ) 草 本 植物 的 调查 ,结果 表明 其 Shannon-Wiener 多 样 指 数 、 种 数 及 个 体 总 数 明 显 与 坡 向 、 坡 位 有 关 ，, 明 显 呈 阴 坡 高 于 阳 坡 、 坡 上 低 于 坡 下 的 趋势 。 早 春草 本 层 植 物 物种 多 样 性 较 丰 富 RAT RH lot 红 松 林 , 在 所 调查 的 108 个 样 方 中 有 早春 草本 层 植物 33 种 , 且 分 布 比较 均匀 。 KSA MAPK 早春 植物 物种 多 样 性 1 样 地 概况 样 地 位 于 长 白山 西部 红 石林 业 局 红 石 林场 198 MBE, HER 410 一 620 m, 坡 度 $ 一 30 " , 面 积 37.1 hm2。 该 林 班 是 典型 的 两 坡 夹 一 沟 , 主 沟 方向 190" ,在 主 沟 两 侧 各 设 1 mxl m 样 方 54 个 ,分 坡 下 、 坡 中 和 坡 上 均匀 设置 样 方 , 其 中 坡 上 样 方位 于 距 山 峭 线 10 m REL PLP 70~180 m, 采 用 机 械 布点 , 沿 主 沟 方向 每 隔 $0 m 设置 一 个 样 方 , 记 录 样 方 内 草本 植物 的 种 2E MAH BER EWR. 198 林 班 已 于 $0 年 代 进 行 过 择 做 , 现 林 木 组 成 为 色 2 榆 2 机 1 检 1 胡 1 曲 1 杂 1 红 1。 根 据 调 查 样 地 1996 年 生长 季 的 特点 ,于 4 月 25 日 一 29 日 进行 了 野外 调 查 。 2 研究 方法 2.1 多 样 性 指数 的 测定 应 用 Shannon-Wiener 多 样 性 指数 讨论 群落 的 物种 多 样 性 ( 彭 少 麟 等 ,1989)。Shannon- Wiener 多 样 性 指数 一 般 形 式 : H’= 一 之 Piln Pi 式 中 ,Pi,=niMNI;IN 为 所 有 种 个 体 数 之 和 ;S 为 种 数 ;ni 为 第 1 种 的 个 体 数 。 Shannon-Wiener 指 以 物种 数 及 各 个 种 的 相对 多 度 来 反映 群落 的 物种 多 样 性 。 2.2 均匀 度 的 计算 均匀 度 系 指数 样 方 中 各 个 种 的 多 度 的 均匀 程度 , 即 每 个 种 个 体 数 间 的 差异 。 其 计算 通常 用 观察 多 样 性 和 最 高 多 样 性 的 比 来 表示 。 最 高 多 样 性 为 :所 有 种 的 多 度 都 相等 时 ,该 样 方 的 多 样 性 。 据 此 ,导出 均匀 度 的 计算 公式 : 如 Shannon-Wiener 指数 H 是 确定 的 ,S 个 种 的 总 体 中 , 当 所 有 种 都 以 相同 比例 IS 存在 时 ,将 有 最 大 的 多 样 性 。 因 此 Ha..= ln So 于 是 群落 的 均匀 度 为 : J=H/ins * 国家 自然 科学 基金 资助 项 目 (39400105) » 254 - 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 Xl 长 白山 西部 阔 叶 红 松林 早春 草本 植物 物种 多 样 性 [108 (6x18) 个 1 mxlm 样 方 ] 阴 坡 阳 坡 oH ee ee 频数 ”株数 频数 株数 频数 株数 频数 株数 频数 株数 频数 株数 RAN 证 AN FON GF N F NO 白花 野 芝麻 Lamium album Si 6 5 5 12 68 ICZSOOIRG5S 白花 碎 米 荐 Cardamine leucantha 6 10 ©4 7% .10 35) 92) 04. 4 6 顶 冰花 Gagea lutea G2 4800 16:1 7520) 15. 7878 2 34 26) S42 smrssd 三 花 顶 冰花 Gagea triflora ey aoe ee, cy) 3 203 7 252 多 被 银 莲 花 Anemone raddeana 2 1 27 黑 水 银 莲 花 A. rosii 15 250 .75 14 8° 117 4 “108 11° 172° ize sosmesaeeas 光 果 银 莲 花 A. glabrata ee aA GS-22) 2 © 4 TAO 15 easy 毛 缘 苦 草 Carex pilosa 1. 2 32 FH HC. callitrichos ee 95 8 46 1 15) 9-2) steers, 四 花 苦 草 C. quadriflora 1 5 二 i 42 8 4E Adonis amurensis 2 ee SS 二 (3° S6eaIR 4: Mt KEW R Corydalis repens re bie sa as 1 Sr Mis 东北 延 胡 索 C. ambigua SEO 25022 130 10 33, 1S) ASS espana 2 MH KEW] HK C. ambigua f. cinearloba SS Sot 2G 1 1 一 2) © Seeley 荷 青花 Hylomecon vernalis 2 ele te 135° 10), ie? 1 6° 'S" Ba aan RP Veratrum nigrum hb SI. TE Oe V2 48 4 10 % 8 Eranthis stellata 8. 25am 12 (e75 3.) 16 | 11) (Saei345 a6 北 重 楼 Paris verticillata 2) B23 6) © 27, 3 平 20° Wisi 59 草 乌 头 Aconitum kusnezof fii 1 2 1 2 % * Convallaria Majalis 37 eal ad. V0 4 24 东北 角 芹 Aegopodium alpestre ee Sit 5 3 ay (saa XW Meehania urticifolia t & 1.8 玉 竹 Polygonatum odoratum 1 2) at BG ee eee Sa Kt FF Spuriopompinella brachycarpa ao eS) 1D Vs IS 兴安 鹿 药 Smilacina darurica 12009 2h" ake 3 28 轮 叶 百合 Lilium distichum 1 1 1 1 ME tt Polygonatum humile Me akS¢ TS 44 teers a 个 山 韭 Allium senscens 8 187 6 396 6 119 3 © S845" AS 和 Hi OR AR Euphorbia lunulata 2 1 4 Bi Allium victorialis 1 | Ly ad SG Millium effusum 1 1 1 1 FER WHE Viola saccalinensis 1. 30 See a i ih ”~”~*~dS”~SSaSSSSS 个 体 总 数 796 1945 1812 228 970 1460 7211 Shannon- Wiener 多 样 性 指数 1.8371 2.1676 2.0770 1.3047 1.4537 2.1798 2.7298 Shannon 均匀 度 0.6784 0.6653 0.6537 0.6705 0.5368 0.7542 0.7807 BEF 为 某 坡 位 18 个 样 方 中 某 个 种 出 现 的 样 方 数 ;N 为 某 坡 位 某 种 的 个 体 总 数 ;F' 为 108 个 样 方 中 某 个 种 出 现 的 样 方 数 ;N “为 某 种 的 个 体 总 数 赵 秀 海 等 :长 白山 西部 阔 叶 红 松林 早春 阶段 草本 植物 物种 多 样 性 的 研究 : 2S 2.3 群落 的 相似 性 指数 ( ST) 群落 的 相似 性 指数 用 下 式 表示 : St = -2c 100% a+b 式 中 ,a 为 A 地 植物 种 数 ;2 为 了 地 植物 种 数 ;c HAM B AWA FH BC BDA AT Hh 3 结果 与 分 析 3.1 早春 草本 植物 物种 多 样 性 由 表 1 可 以 看 出 ,早春 草本 植物 随 着 坡 向 、 坡 位 的 不 同 差异 是 很 大 的 。 在 108 个 样 方 内 共 有 早春 阶段 草本 植物 33 种 ,这 与 长 白山 原始 冰 叶 红 松 林 差 异 很 大 ( 郝 占 庆 ,1994) ,调查 50 个 lm xl m 样 方 , 早 春草 本 植物 79 种 , 钱 宏 (1992) 调 查 10 个 1 mx2 m 样 方 , 则 种 数 为 58 种 。 从 种 数 、 个 体 总 数 以 及 Shannon 多 样 性 指数 看 ,都 存在 着 坡 上 低 于 坡 中 和 坡 下 \ 阳 坡 低 于 阴 坡 的 现象 , 样 地 总 的 Shannon-Wiener 多 样 性 指数 要 高 于 各 坡 位 的 ,这 是 因为 多 样 性 指数 是 物种 数 、 个 体 总 数 与 群落 均匀 度 的 综合 反映 。 在 5 种 个 体 数 最 多 的 植物 中 ,早春 植物 有 3H: HK 花 (Gagea lutea ) , 7K 4B XE TE ( Anemone rosti ) # FR AL XE HR ( Corydalis ambigua) ;早春 开花 和 Bs fet Hi wy & — BH AER KF ( Cardamine leucantha ) i SE( Allium senescens ) o 3.2 群落 间 相 似 性 分 析 各 坡 向 、 坡 位 间 种 群 分 布 的 均匀 程度 和 各 坡 向 、 坡 位 的 差异 程度 可 以 用 相似 性 系数 分 析 来 解决 。 表 2 为 各 坡 向 、 坡 位 的 相似 性 指数 。 表 2 ， 阔 叶 红 松林 早春 草本 植物 各 坡 向 、 坡 位 间 相 似 性 指数 坡 位 HK [a] Q ERA Q 中 阴 Q FIA Q EFA Q fA QF (%) Q EA = Qh 63.4 - QTR. 56.4 88.0 = Q 上 有 阳 54.5 30.3 32.3 = Q 中 阳 80.8 68.3 58.5 57.1 - QTR 66.7 68.2 71.4 40.0 78.7 - 从 表 2 可 以 看 出 , 阳 坡 坡 上 与 坡 下 以 及 阴 坡 的 坡 中 、 坡 下 相似 性 系数 较 小 ; 阴 坡 坡 上 与 阳 坡 坡 中 、 阴 坡 坡 中 与 阴 坡 坡 下 、 阳 坡 坡 中 、 阳 坡 坡 下 , 阴 坡 坡 下 与 阳 坡 坡 下 以 及 阳 坡 坡 中 与 阳 坡 坡 下 ,它们 之 间 的 相似 性 系数 较 高 ,都 接近 70% ,高 者 达 88% 。 由 此 可 见 , 长 白山 西部 阀 叶 红 松 林 早 春草 本 层 植物 中 的 绝 大 部 分 是 分 布 均匀 的 ,草本 层 生 境 差异 不 大 ,只 是 在 局 部 (如 靠近 山 4S , 沟 底 积 水 附 近 有 玉石 塘 周 围 ) 生 境 发 生 较 大 变化 ,致使 草本 层 的 种 类 组 成 和 种 群 多 度 相 应 地 发 生变 化 ,从 而 导致 个 别 坡 向 、 坡 位 间 相 似 性 系数 较 低 。 4 结束 语 长 白山 西部 阀 叶 红 松林 早春 阶段 草本 植物 物种 多 样 性 较为 丰富 ,但 要 低 于 原始 冰 叶 红 松 林 。 在 所 调查 的 108 个 样 方 中 早 春 阶 段 草 本 植物 有 33 种 。 早 春 阶 段 草本 植物 的 Shannon- Wiener 多 样 性 指数 、 种 数 及 个 体 总 数 与 坡 向 \ 坡 位 有 很 大 关系 ,明显 呈 阳 坡 低 于 阴 坡 、 坡 上 低 于 坡 中 、 坡 下 的 趋势 。 2. * 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 参考 文 献 部 占 庆 等 .1994. 长 白山 北 坡 阔 叶 红 松林 草本 植物 物种 多 样 性 及 其 季节 动态 .生物 多 样 性 .2 (3): 125-132 钱 宏 等 .1992. 长 白山 阔 叶 红 松林 早春 草本 植物 层 的 群落 生态 学 研究 .森林 生态 系统 研究 .6: 31- 44 刘 琪 景 等 .1994. 阔 叶 红 松林 与 杨 桦 林 早 春 阶 段 草本 植被 几 个 数量 特征 .森林 生态 系统 研究 .7: 28 — 36 彭 少 鹿 等 .1989. 广 东 森 林 群 落 的 组 成 结构 数量 特征 .植物 生态 学 与 地 植物 学 学 报 .13(1): 10-17 王 义 弘 等 .1986. 森 林 生 态 学 实验 实习 方法 .哈尔滨 : 东北 林业 大 学 出 版 社 ,169 - 176 SPECIES DIVERSITY OF EARLY SPRING HERBS IN BROAD-LEAVED KOREAN PINE FOREST IN WEST CHANGBAI MOUNTAIN Zhao Xiuhai', Meng Qingfan', Xu Zhenbang” (‘Jilin College of Forestry, Jilin 132013) (7Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110015) According to an investigation in early spring (25 - 29 April), the diversity of early spring herbs in broad-leaved Korean pine forest in west Changbai Mountain was found to be rich and had a great change at different slope positions. The community evenness and community similarity are also studied. Key words: Broad-leaved Korean pine forest , Early spring herbs, Species diversity 和 孟 庆 繁 等 :毗邻 天 然 林 的 人 工 林 生 物 多 样 性 研究 7 毗邻 天 然 林 的 人 工 林 生物 多 样 性 研究 孟 庆 繁 1 胡 隐 月 ! Rae? ERI (1 东北 林业 大 学 ,哈尔滨 150040) (2 吉林 林学 院 ,吉林 132011) 摘要 ”通过 对 比 研究 的 方法 ,考察 了 东北 林业 大 学 帽 儿 山 、\ 凉 水 实验 林场 小 面积 (1 一 5 hm2 ) 红 松 人 工 林 和 落叶 松 人 工 林 与 毗邻 的 天 然 林 间 生 物 多 样 性 的 差异 。 结 果 表 明 人 工 林内 植物 科 \ 种 多 样 性 和 丰富 度 与 毗邻 的 天 然 林 没有 显著 差异 ;人 工 林 内 昆虫 群落 、 植 食性 昆虫 和 掀 蛛 功能 群 物种 多 样 性 与 毗邻 的 天 然 林 无 显著 差异 ,而 捕食 性 昆虫 和 寄生 性 昆虫 功能 群 物种 多 样 性 与 之 有 显著 差异 ,人工 林 内 捕食 性 昆虫 物种 多 样 性 明显 低 于 天 然 林 ,寄生 性 昆虫 物种 多 样 性 却 明显 高 于 天 然 林 。 KEW ALK 多 样 性 毗邻 天 然 林 人 工 林 生物 多 样 性 问题 一 直 存 在 争论 ,一 些 人 认为 人 工 林 是 生物 多 样 性 的 沙漠 ,是 对 生物 多 样 性 及 其 保护 和 维持 的 威胁 (Rosoman,1994;Allen,1995), 且 人 工 林 树 种 往往 都 是 侵 人 性 强 的 先锋 种 ,它们 的 侵入 使 当地 种 的 群落 片断 化 或 取代 当地 的 植物 种 而 引起 物种 多 样 性 的 下 降 (Loughlin,1995) ;但 也 有 人 从 下 述 证 据 和 否定 上 述 观 点 ,在 对 不 列 颠 的 人 工 林 的 研究 中 已 注意 到 了 树冠 层 的 无 养 椎 动物 既 多 样 又 丰富 (Tickell,1994) ,Ogle (1976) 摘 述 了 在 Coromandel 半 岛 沙 丘 上 的 人 工 林 比 manuda-bracken 群落 有 更 高 的 当地 植物 种 的 丰富 度 ,一 个 最 好 的 例子 是 在 人 工 林 中 出 现 了 稀有 种 和 濒危 种 〈Johns 和 Molloy,1983 ) ; 而 持 折 中 观点 的 人 提出 了 既 能 提 高 恢复 和 维持 生物 多 样 性 又 能 不 损害 林业 主 利 益 的 方法 和 途径 (Spellberg 和 Sawyer,1993 ) ， 这 昌 使 这 一 矛盾 的 解决 看 到 了 一 线 曙光 ,但 在 操作 上 很 难 。 我 们 注意 到 以 上 的 争论 忽视 了 诸 如 人 工 林 的 面积 .毗邻 的 景观 干扰 等 具体 条 件 MEW PIC ASE ,在 此 我 们 只 探讨 与 天 然 林 上 毗邻 的 小 块 人 工 林 中 物种 多 样 性 ,以 期 指导 林业 实践 。 1 研究 方法 1.1 研究 地 区 概况 及 数据 采集 FRAG PK NY KR We JL Ly SE Se AK IG , Hh BEAR ty A 127°30’N ~ 127°34’E, 45°20’ N~45°5'N, RK 自然 保护 区 ,地 理 坐 标 为 120°53'20°E,47°10'50°N, 1K K BR BY AY Hh iF EA KO BA SS KO 了 探讨 人 工 林 的 生物 多 样 性 ,于 1993 到 1994 年 分 别 在 帽 儿 山 和 凉水 的 五 块 在 天 然 林 皆 伐 迹 地 上 或 林 间 退耕 地 上 人 工 更 新 起 来 的 落叶 松 、 红 松 纯 林 及 与 这 些 人 工 林 毗邻 的 五 块 天 然 林 内 设 10 块 样 地 , 样 地 面积 为 20 mx20 m, 每 年 分 别 在 春 末 夏 初 (5 月 下 旬 一 6 月 上 名) 和 夏 末 秋 初 (8 月 下 旬 一 9 月 上 旬 ) 各 调查 一 次 。 植 物 群 落 采 用 常规 的 野外 植被 生态 学 调查 方法 ,昆虫 群落 采用 网 捕 和 灯 诱 方法 调查 ,环境 因子 计 测 海拔 、 坡 向 坡度 、 坡 位 、 土 层 厚 及 含水 率 等 。 样 地 情况 见 表 1。 * 林业 部 森林 生态 系统 定位 研究 项 目 资助 - 298 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 1.2 数据 分 析 多 样 性 指数 采用 Shannon-Wiener 信息 多 样 性 指数 五- H’ = — )) pilogpi 其 中 pi 为 第 i 个 成 分 所 占 比例 Simpson 多 样 性 指数 的 倒数 N N = 1/))?3 物种 丰富 度 指数 N0, 即 物种 总 数 Pielou 均匀 度 指数 E, En= A eee 表 1 各 样 地 自然 概况 坡 向 方 面积 二 森林 群落 类 型 林木 组 成 郁 闭 度 海拔 (my) tifa") (hm?) 位 置 关 系 | 老爷 岭 落 叶 松 10 落 0.7 430 300 0.8 毗邻 6 号 群落 2 老爷 岭 红 松林 10 红 0.85 400 310 1.0 毗邻 7 号 群落 ape 帽 儿 山 落 叶 松 林 10 落 0.85 340 290 4.5 ALS 8 号 群落 4 凉水 红 松林 10 红 0.85 330 330 1,7, MLB 9 号 群落 tk 5 凉水 落叶 松林 10 落 0.8 340 270 242, 毗邻 10 号 群落 5 6 老爷 岭 硬 阔 叶 林 4 榆 3 水 3 械 0.7 430 270 = 毗邻 1 号 群落 7 老爷 岭 杂 木 林 9 根 1 th 0.75 440 220 = 毗邻 2 号 群落 然 8 帽 儿 山 杂 木 林 7 要 1 花 曲 柳 0.85 360 283 ~ 毗邻 3 号 群落 9 BA HE ZT HS AK 7 £1 3 0.6 410 280 = ie 4 号 群落 ， tk 10 机 树 红 松林 8 2. 14 1 榆 0.75 380 200 a MLSS 5 号 群落 2 GRAD 2.1 人 工 林 植 物 物 种 \ 科 组 成 及 多 样 性 各 人 工 林 植物 物种 \、 科 的 多 样 性 见 表 2。 2.1.1 人 工 林 植物 种 的 多 样 性 由 表 1 可 以 看 出 ,五 块 人 工 林 的 物种 丰富 度 以 凉水 落叶 松 人 工 林 为 最 高 ,以 老爷 岭 红 松 人 工 林 为 最 低 ,这 部 分 是 由 于 凉水 落叶 松 人 工 林 林 龄 较 大 , 且 经 过 多 次 抚育 间伐 , 郁 闭 度 相 对 较 小 ,毗邻 天 然 林 中 草本 层 物 种 大 量 侵入 ,故而 物种 丰富 度 最 高 ;而 老爷 岭 红 松 人 工 林 林 龄 较 小 ， 枯 落 针 叶 层 较 厚 ,物种 侵 人 困难 , 故 其 物种 丰富 度 为 最 低 。 从 总 体 上 看 ,凉水 人 工 林 物种 丰富 ， 度 均 高 于 帽 儿 山 老爷 岭 人 工 林 , 这 是 由 于 凉水 人 工 林 面积 小 且 凉 水 人 工 林 起 源 于 皆 伐 迹地 、 有 丰富 的 种 子 库 和 芽 库 ,故而 比 起 源 于 退耕 地 和 扬 荒 地 的 帽 儿 山 人 工 林 具有 较 高 的 物种 丰富 度 。 物 种 多 样 性 指数 的 变化 趋势 与 丰富 度 指数 的 变化 趋势 大 致 相同 。 2.1.2 人 工 林 植物 科 的 组 成 及 多 样 性 表 !1 的 数据 也 表明 ,各 人 工 林 科 的 组 成 差异 亦 十 分 明显 , 科 的 丰富 度 与 物种 丰富 度 变化 欧 势 一 致 , 科 的 多 样 性 指数 变化 与 物种 多 样 性 变化 的 趋势 一 致 。 2.1.3 人 工 林 与 毗邻 天 然 林 植物 物种 、 科 组 成 比较 从 表 1 看, 人工 林 平均 物种 丰富 度 及 平均 多 样 性 指数 分 别 为 79.4 和 2.924, 科 的 平均 丰 富 度 指 数 及 平均 多 样 性 指数 分 别 为 31.2 和 2.538; 而 天 然 林 平 均 物 种 丰富 度 和 平均 多 样 性 指 孟 庆 繁 等 :毗邻 天 然 林 的 人 工 林 生 物 多 样 性 研究 > 数 分别 为 70 和 3.13, 科 的 平均 丰富 度 指 数 及 平均 多 样 性 指数 分 别 为 34 和 2.52。 人 工 林 和 天 然 林 平 均 物 种 丰富 度 指 数 差异 显著 性 检验 结果 为 差异 不 显著 (上 t = 1.021< to 95(8) = 2.306) ;平均 物种 多 样 性 指数 差异 显著 性 检验 结果 为 差异 不 显著 (上 = 1.12< tioos(8) = 2.306) ; 科 的 平均 丰富 度 指数 差异 显著 性 检验 结果 为 差异 不 显著 (t = 1.428< ty 95(8) = 2.306) ; 科 的 平均 多 样 性 指数 差异 显著 性 性 检验 结果 也 为 差异 不 显著 (上 = 0.724 < to 95(8) = 2.306) 。 虽然 各 人 工 林 与 毗邻 的 天 然 林 的 物种 、 科 多 样 性 从 总 体 上 无 显著 差异 ,但 个 体 上 表现 不 一 , 老 答 岭 红 松 人 工 林 与 毗邻 的 老爷 岭 杂 木林 物种 、 科 丰富 度 差 异 最 大 ,分 别 相差 43 种 和 10 科 ; 而 帽 儿 山 落 叶 松 人 工 林 与 毗邻 的 帽 儿 山 杂 木林 相差 最 小 ,分 别 相差 18 种 和 科 数 相同 。 表 2 各 人 工 林 和 天 然 林 群 落 植物 物种 、. 科 多 样 性 表 物种 阶 元 科 阶 元 pec 丰富 度 多 样 性 均匀 度 丰富 度 多 样 性 均匀 度 No NO N H’ El NO N H’ EI 1 84 0.12 3.00 0.68 28 0.23 2.13 0.63 2 51 0.18 2.33 0.59 25 0.22 1.85 0.57 3 74 0.13 2.84 0.46 33 0.18 2.24 0.64 4 92 0.09 3.28 0.73 35 0.06 3.01 0.84 5 96 0.09 A 0.69 35 0.12 2.56 0.72 6 70 0.07 3.10 0.72 36 0.10 2.57 0.72 7 94 0.05 3.51 0.77 35 0.08 2.83 0.79 8 56 0.08 3.06 0.76 33 0.23 2.26 0.65 9 67 0.12 2.76 0.66 35 0.13 2.44 0.69 10 63 0.08 4.92 0.76 31 0.15 2.51 0.73 表 3 人 工 林 天 然 林 昆 虫 物种 多 样 性 的 比较 neg “CRASH 。 捕食 昆虫 多 样 性 FERRSRH WRENH 总 物种 多 样 性 H’z Hp Hj H’sp Ht 1 2.994 1.087 1.728 1.694 3.576 2 1.846 1.211 1.765 1.530 2.958 3 2.765 1.614 2.450 1.424 3.215 4 2.865 0.821 2.793 2.587 3.691 5 3.012 0.772 2.652 2.524 3.723 6 3.299 1.729 1.624 1.610 3.638 7 2.650 1.180 2.013 1.750 3.456 8 2.371 1.867 | 1.450 1,225. ~ 2.819 9 1.995 1.384 1.003 2.023 3.476 10 2.580 1.735 1.595 2.094 3.590 2.2 人 工 林 与 毗邻 的 天 然 林 昆 虫 群落 各 功能 群 物种 多 样 性 比较 从 表 3 看 ,各 人 工 林 中 植 食性 昆虫 功能 群 与 昆虫 群落 物种 多 样 性 以 凉水 落叶 松林 为 最 高 ， 以 老爷 岭 红 松林 为 最 低 , 这 和 植物 物种 多 样 性 表现 一 致 ;捕食 昆虫 功能 群 物种 多 样 性 以 帽 儿 山 落叶 松林 为 最 高 ,凉水 落叶 松林 为 最 低 ; 寄 生 昆虫 功 能 群 物种 多 样 性 以 凉水 红 松 林 为 最 高 , 老 稳 岭 落叶 松林 为 最 低 ;捕食 性 节肢 动物 蜘蛛 物种 多 样 性 以 凉水 红 松林 为 最 高 , 帽 儿 山 落叶 松林 为 最 低 。 从 表 3 还 可 看 出 ,人 工 林 与 嘴 邻 的 天 然 林 昆虫 群落 平均 物种 多 样 性 指数 分 别 为 3.426 和 3.396 ,昆虫 群落 平均 物种 多 样 性 指数 差异 显著 性 检验 结果 为 差异 不 显著 (上 = 0.165 < to.os(8) = 2.306) ;人 工 林 与 毗邻 的 天 然 林 植 食性 昆虫 物种 平均 多 样 性 指数 分 别 为 2.696 和 - 300 : 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 2.579 ,平均 物种 多 样 性 指数 差异 显著 性 检验 为 差异 不 显著 (上 = 0.43 < to 95(8) = 2.306) ; 捕食 性 昆虫 功能 群 平均 物种 多 样 性 指数 分 别 为 1.101 和 1.579 ,平均 多 样 性 指数 差异 显著 性 检验 为 差异 显著 (! = 2.694 > tyo5(8) = 2.306) ,表明 人 工 林 中 捕食 性 昆虫 功能 群 物种 多 样 性 显著 低 于 天 然 林 ;寄生 性 昆虫 功能 群 平均 物种 多 样 性 指数 分 别 为 2.146 和 1.537 ,平均 多 样 性 指数 差异 显著 性 检验 为 差异 显著 (1! = 3 > to 05(8) = 2.306) ,表明 人 工 林 中 寄生 性 昆 虫 物 种 多 样 性 明显 高 于 天 然 林 ,这 是 因为 在 人 工 林 与 毗邻 的 天 然 林 植物 物种 多 样 性 无 显著 差 蜡 的 情况 下 ,人工 林 草 本 层 多 样 性 比 毗 邻 的 天 然 林 更 大 , 且 寄 生性 昆虫 与 草本 多 样 性 呈正 相关 ( 备 庆 繁 ,1996; 高 保 嘉 ,1992); 人 工 林 与 毗邻 天 然 林 节肢 动物 蜂 蛛 平均 物种 多 样 性 分 别 为 1. 952 和 1.74 ,平均 数 盖 异 显 著 性 检验 为 差异 不 显著 (! = 0.83 < to.95(8) = 2.306) 。 3 小 结 上 述 分 析 结果 表明 小 面积 人 工 林 内 的 植物 科 、 种 多 样 性 和 丰富 度 及 昆虫 群落 多 样 性 与 毗 邻 的 天 然 林 没 有 显著 的 差异 ,但 昆虫 群落 各 功能 群 的 物种 多 样 性 表现 不 一 ,人 工 林 与 毗邻 的 天 然 林 中 植 食性 昆虫 和 蜘蛛 功能 群 物 种 多 样 性 差异 不 显著 ,但 捕食 性 昆虫 和 寄生 性 昆虫 功能 群 物种 多 样 性 差异 显著 ,人 工 林 内 捕食 昆虫 物种 多 样 性 明显 小 于 天 然 林 , 而 人 工 林 内 寄生 昆虫 物 种 多 样 性 却 明 显 大 于 天 然 林 。 可 以 认为 在 天 然 林 区 通过 合理 安排 小 面积 块 状 皆 伐 (> 5 hm?) ,营造 人 工 纯 林 并 使 之 和 保留 下 来 的 天 然 林 形成 块 状 镰 艇 格局 ,这 对 当地 物种 多 样 性 的 保护 避免 大 面积 人 工 林 虫 害 暴 发 方便 造林 木材 生 产 作 业 及 提高 木材 产量 都 是 有 益 的 和 可 行 的 。 参考 文 南 高 保 嘉 .1992. 封 山 育林 对 昆虫 群落 结构 及 多 样 性 稳定 性 影响 的 研究 .生态 学 报 .12(1):1-7 Allen,R.B.et al. 1995. Biodiversity in New Zealand plantation，N. Z. Forestry Feb. 26 — 29 Ogle, C. 1976. The effects of pines on the diversity of indigenous species. Wellington Botanical Society Bulletin. 39:22 -29 Rosoman,G. 1994. The plantation effect. Greenpeace New Zealand . 48 Tickell,O. 1994. Conifer forests are not the ’ deserts’ they seem. New Scientist. 144:16 STUDY ON BIODIVERSITY OF PLANTATIONS ADJACENT TO NATURAL F ORESTS Meng Qingfan',Hu Yinyue!, Zhao Xiuhai2 , Wang Qinggui! (‘Northeast Forestry University, Harbin 150040) (7Jilin Forestry College, Jilin 132011) Using comparative method, the difference of biodiversity between plantations and adjacent natural forests is studied in Liangshui and Maoershan experiment forest farms of Northeast Forestry University. The results are as follows: the difference of plant family and species diversity between the plantations and their adjacent natural forests is not significant; the difference of species diversity of total insect communities, herbivorous insects and spider function groups be- tween the plantations and the adjacent natural forests is also not significant. However, the species diversity of predatory and parasitic insect function group shows significant difference. The diversi- ty of predatory insect function group in plantation is significantly lower than that in natural 备 庆 繁 等 :毗邻 天 然 林 的 人 工 林 生 物 多 样 性 研究 » 208 ° forests,and the diversity of parasitic insect group in plantation is significantly higher than that in natural forests. Key words: Plantation, Diversity, Adjacent natural forest a oe 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 河南 省 连 康 山 自 然 保 护 区 植被 类 型 的 研究 Bea! 王 # 华 日 刚 黄 远 超 * KU Ew? (1 中 国 科 学 院 植物 研究 所 ,北京 ”100093 ) (2 河南 省 新 县 林场 ,新 县 465550) 摘要 ” 连 康 山 自然 保护 区 位 于 男 耶 锭 边界 大 别 山 的 北 艺 , 属 北 亚热带 向 暖 温带 过 渡 的 气候 带 ， 因而 植物 种 类 丰富 ,植被 类 型 复杂 ,具有 较 高 的 物种 多 样 性 。 但 受 人 类 活动 的 影响 ,植被 退化 现象 严重 。 通 过 对 保护 区 内 的 植被 类 型 进行 了 划分 和 调查 ,基本 摸 清 了 连 康 山 自 然 保 护 区 植 被 类 型 和 植物 种 类 的 本 底 ,为 进一步 研究 本 区 生态 系统 及 其 群落 物种 多 样 性 商定 了 基础 。 关键 词 大 别 山 连 康 山 自然 保护 区 植被 生物 多 样 性 1 自然 环境 概况 大 别 山 蚁 星 于 吕 豫 皖 三 省 边界 ,是 我 国 北 亚热带 北部 边缘 的 著名 的 山脉 。 连 康 山 自然 保 护 区 位 于 河南 省 新 县 境内 的 大 别 山 北 葛 , 地 理 位 置 为 31"36'11 一 31"4113“N 114°45' 06’ ~ 114"48 45 开 ,面积 约 2020 hm"*。 其 前 身 是 新 县 林场 的 一 个 营 林 区 一 老 庙 林 区 ,1986 年 经 河南 省 人 民政 府 批准 建立 连 康 山 省 级 自然 保护 区 (河南 省 林业 厅 自 然 保护 区 管理 站 ,1990) 。 保护 区 海拔 高 度 范围 在 300~600 m 之 间 , 属 低 山 山地 ,主要 高 峰 扯 旗 尖 \ 大 风 尖 、 迎 风 尖 、 连 堂 山 、 金 兰 山 等 均 在 海拔 600m 上 下 。 山 的 中 下 部 陡 峻 ,坡度 多 为 30 一 40" ,上 部 较 平 缓 ,一 般 在 15 左右 。 本 区 沟 溪 发 达 , 主 要 河流 连 康 河 自 北向 南 贯穿 全 区 。 由 于 山 盔 重 委 ,连绵 起 AK , 沟 密 纵横 ,从 而 构成 了 本 区 险峻 奇特 的 地 瑶 特 征 。 成 土 母 质 主要 为 花岗岩 以 及 少量 的 片 麻 岩石 灰 岩 等 。 山地 土壤 为 地 域 性 黄 棕 壤 类 , 母 岩 主 要 是 花岗岩 和 少量 的 石灰 岩 , 土 层 较 厚 ,一 般 20 cm 左右 ,表层 土 因 腐殖质 含量 较 高 而 色泽 较 深 ,肥力 较 好 ; 均 呈 酸性 反应 ， pH 值 在 5~6.5 之 间 。 在 陡 峻 的 山坡 及 植被 破坏 严重 的 地 段 ,土壤 流失 现象 普遍 。 大 别 山区 处 于 北 亚热带 湿润 区 , 属 亚热带 季风 气候 ,冬季 寒冷 干燥 ,夏季 温 热 多 十 ,四季 分 明 。 据 河南 省 新 县 气象 观测 站 (新 集镇 , 距 保护 区 1$ km) 观测 资料 统计 ,全 县 年 平均 气温 15.20 ,1 月 份 平均 气温 2.0 C,7 月 份 平均 气温 27.6 C ,极端 最 低 气 温 -17.3C ,极端 最 高 气温 43.5 C10 已 以 上 的 年 积温 为 4822.6 C ;年 降水 量 1248 mm, SE PEEKE HER 发 量 1479 mm, 空 气相 对 湿度 76% ,生长 季节 由 于 降水 量 增加 而 提高 ,空气 相对 湿度 达 85% 以 上 ;年 日 照 时 数 2028 h, 占 全 年 可 照 时 数 的 46% ;无 霜 期 222 d。 丰 富 的 水 热 资 源 与 多 变 的 地 形 结 合 ,构成 了 各 种 不 同 的 生态 小 环境 ,为 南北 植物 在 本 区 的 交汇 分 布 提 供 了 物质 条 件 。 因 此 ,本 区 植物 种 类 丰富 , 仅 木 本 植物 就 有 78 科 ,195 属 ,437 种 及 变种 (高 贤明 等 ,1993)。 2 主要 植被 类 型 由 于 地 形 气候、 土壤 小 生境 及 人 类 活动 的 综合 影响 ,导致 了 植被 类 型 的 多 样 化 。 连 康 山 自然 保护 区 在 近代 曾 遭 受 的 历次 人 类 活动 的 强烈 影响 ,30 一 40 年 代 末 期 的 战争 ,50 一 60 年 代 高 贤明 等 :河南 省 连 康 山 自 然 保 护 区 植被 类 型 的 研究 ~ 265. * 初期 以 及 “文革 ”期 间 的 乱 砍 滥 伐 , 原 有 的 常 绿 阔 叶 林 已 不 复 存 在 , 原 有 的 马尾 松林 也 消耗 殉 尽 , 取 而 代 之 的 是 已 萌生 更 新 为 主 含有 落叶 成 分 的 常 绿 阔 叶 混 交 林 或 含有 常 绿 成 分 的 落叶 混 交 林 ,人 工 针 叶 林 以 及 一 些 次 生 灌 丛 等 。 通 过 调查 ,根据 群落 植物 种 类 组 成 结构 \ 外 角 等 特 征 ,将 连 康 山 的 植被 分 成 常 绿 阀 叶 林 、 落 叶 阔 叶 林 、 人 工 针 叶 林 、 灌 从 竹林 和 经 济 林 等 几 个 类 型 。 2.1 RAM +H 本 区 是 亚热带 的 北部 边缘 BERMAN MA PHILA, HRW EB A AB (Ilex pur- purea) KU AF (1. latifolia). #% Kl fk ( Cyclobalonopsis glauca ) (CC. myrsinaefolia )、 Atk ( Lithocarpus glaber ). #4 8 ( Phoebe hunanensis ). HBR OC Ph. zhennan ), KH (Machilus ichangensis ). KE (Cinnamomum japonicum ) \ 21 al F ( Illicium henryi ) 34 樟 (Litsea coreana var. sinensis). U1 (Symplocos caudata) 等 。 但 除 冬 青 能 够 成 为 群落 优势 种 外 ,其 他 树种 仅 散 布 于 个 有 关 群 落 类 型 中 , 红 匣 香 有 时 沿 沟 溪 两 旁 分 布 较 多 。 冬青 林 在 保护 区 内 的 任 洼 一 带 分 布 十 分 普遍 ,以 坡 向 南 或 偏 南 ,坡度 较 缓 , 土 层 很 薄 , 基 岩 裸露 的 山坡 下 部 分 布 较 多 ,树龄 约 .20 年 左右 ,显然 是 恢复 不 久 的 中 幼林 , 林 下 枯 枝 落叶 较 厚 ， 表层 土 色泽 深重 , 富 含 有 机 质 。 乔 木 层 树种 冬青 占有 绝对 优势 , 郁 闭 度 0.9 以 上 ,覆盖 度 几 为 100% , 层 高 度 7.5 m, 平 均 胸 径 10 cm, 最 大 植株 高 度 达 13 m, 胸 径 17.3 cm。 林 中 混 生 的 落叶 树种 不 多 , BK BY OL Xe Ot BRE A HH ( Liquidambar formosana ) 等 ,上 部 地 带 有 少量 的 化 香 (Platycarya strobilacea ) ,下 部 靠近 沟 溪 旁 则 有 枫 杨 (Pierocarya stenoptera) 等 。 由 于 乔木 层 覆盖 度 大 ,灌木 层 的 覆盖 度 仅 有 5% AA, HAR AMX ( Loropetalum chinense ) 悬 钩子 (Rubus spp.) 等 , 且 生 长 不 良 。 草 本 层 的 覆盖 度 也 仅 有 10% 左 右 ,种 类 不 多 ,主要 有 一 些 喜 荫 和 耐 萌 的 种 类 ,如 紫苑 (Aster spp.). 8H (Carex spp.)\ 天门 冬 (Aszparagus cochinchinensis ) , #3 (Rubia cordifolia) 等 。 2.2 Bet ket wm 由 于 近代 人 类 活动 的 影响 , 连 康 山 自然 保护 区 主要 以 次 生 植 被 为 主 MKEBKNHEBR 型 又 是 落叶 冰 叶 林 ,或 含有 常 绿 成 分 的 落叶 冰 叶 林 。 因 此 ,落叶 冰 叶 林 的 分 布 范 围 广 ,类 型 较 多 ,植物 种 类 组 成 复杂 。 2.2.1 HW (Koelreuteria paniculata) 林 BY ER AR ,主要 伴生 种 有 黄连 木 ( Pistacia chinensis), FF} KBRBREA 80% A A JERE 10.5 m ,平均 胸径 8.4 cm, MRA 20 年 。 其 他 伴生 种 还 有 青 檀 (Pieroceziis tatari- nowii ) . 2 46 #446 Ht ( Meliosma myriantha ) .W# .RRER (Quercus acutissima) 等 。 灌 木 层 覆 mE 70% 左 右 ,高 度 约 1.2 m, 种 类 较 多 ,常见 的 有 :绿叶 胡 枝 子 (Lespedeza buergeri). te (Quercus glandulifera var. brevipetiolata ) 粗 权 (Cephalotaxus sinensis )、 薄 叶 鼠 李 (Rhamz- nus leptophylla) AF .LA (Euonymus spp.) 等 。 草 本 层 覆 盖 度 30% 左右 ,主要 种 类 有 我 观 草 ( Roegneria Ramzoiiz ) 京 大 戟 (Euphorbia pekinensis) HERS, BIHWURE ABA (Trachelospermum jasminoides ),="+ i (Akebia trifoliata). ## (Smilax spp.) Rt Ie Lf ( Parthenocissus laetivirens ) .MG47 A (Euonymus fortunei var. radicans ) 等 。 2.2.2 栾 树 、 青 檀 (Pteroceltis tatarinowii) 混交 林 青 檀 喜 水 湿 , 所 以 在 沟 溪 两 旁 分 布 较 多 ,并 向 在 山坡 上 分 布 的 栾 树林 中 渗透 ,形成 混交 林 。 这 类 群落 结构 复杂 ,层次 分 明 ,其 中 ,乔木 层 覆 盖 度 SKA MUP PRS RM LR HR - 304 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 树 的 数量 逐渐 减少 ,而 青 檀 数量 逐渐 增多 ,但 就 整个 群落 而 言 , 栾 树 始 终 占 有 较 大 的 优势 ,与 青 檀 的 混交 比 约 为 1.4:1 上 下 。 层 平均 高 度 9 m, 平 均 胸径 9.7 cm。 主 要 伴生 种 有 黄连 未、 机 香 、 朴 树 〈Celiis sinensis) 等 。 灌 木 层 覆盖 度 为 80% ,高 度 0.85 m, HRA WWM (Lindera glauca ) .#HHE FEA BR 胡 枝 子 \ 六道 木 (Apelia biflora) 等 。 草 本 层 履 盖 度 30% 左右 , 常 RBA RAR BRE (Aster tataricus) FE P RAK (Asplenium sarelii) 等 。 层 外 植物 有 络 石 、 毛 葡萄 ( Vitis pentagona ) Ne 47 DA =H KGS . 2.2.3 HX (Pistacia chinensis) 林 黄连 木林 通常 分 布 在 山坡 的 中 部 KABK 40m AA. RREAFKERBRE 835% 以 上 ， 层 高 度 7.7 m, 平 均 胸 径 8.2 cm FERRE, ABH. ARMA MK (Albizia macro- phylla) 等 ,但 数量 不 多 。 灌 木 层 覆盖 度 约 50% ,高 度 1.5 m, 种 类 很 多 ,主要 有 棣 党 (Kerria japonica )、 牛 鼻 栓 ( Fortunearia sinensis ). LW #8 Hl. 7) HX ( Ligustrum quihoui ). A BS #8 (Exocorda racemosa ).@ Yh 1H (Staphlea bumalda ), 8" #8 #% F . HARI ( Elaeagnus pun- gens), 2A (Euonymus alatus ) 84 RR PT At ( Zanthoxylum armatum) 等 。 草 本 层 种 类 BE > , BFAE RK ( Boehmeria nivea) {ULE RS FRBRE LMA 30% 左右 。 层 外 植物 有 中 4 REE ( Actinidia chinensis) 和 三 叶 木 通 等 。 2.2.4 香 果树 (Emmenopterys henryi) 林 香 果 树 是 国家 二 级 重点 保护 植物 ,也 是 珍贵 的 用 材 树种 ,在 本 区 它 一 般 分布 于 水 热 条 件 较 优越 , 土 层 深厚 肥沃 坡度 较 缓 的 山谷 ,但 多 为 散 生 或 数 株 聚 生 , 较 少 构成 群落 的 优势 种 ,形成 小 面积 香 果 树 群 落 。 乔 木 层 覆盖 度 80% 左右 ,平均 高 度 约 9 m, 平 均 胸径 18.4 cm。 伴 生 种 有 青 檀 、 枫 香 、 红 苘 香 等 。 灌 木 层 覆盖 度 约 60% ,高 度 1.2 m, 种 类 有 攀 木 (Araziz chinensis ) 、 华 8 AL ( Stephanandra chizzexsis) 小 时 女 贞 、 1E ME Hl ( Pittosporum glabratum).4 ew. B Wi (Callicarpa giraldii ) . tl) (Rubus corchorifolius ) \@ Bi. (Deutzia scabra),\7NiEKS, 本 层 履 盖 度 较 小 ,只 有 20% ,主要 是 一 些 喜 荫 湿 的 种 类 ,如 紫苑 \、 天 名 精 (Carpesium abrotanoides ) \>K fA #% (Artemisia sylvestris) 等 。 层 外 植物 不 多 ,有 三 叶 木 通 、 靶 蓝 等 。 香 果树 常 遭 盗 伐 ,因此 林 下 萌生 更 新 苗 较 多 。 2.3 HK 由 于 本 区 海拔 高 度 较 低 , 所 以 几乎 没有 原生 的 灌 从 类 型 。 次 生 灌 从 类 型 也 不 多 ,多 分 布 在 人 为 活动 频繁 且 立 地 条 件 较 差 的 山 峭 和 山顶 处 ,由 于 水 分 条 件 差 ,土壤 交 薄 或 流失 严重 ,群落 恢复 比较 困难 ,或 由 一 些 萌 生 能 力 强 的 乔木 树种 萌生 更 新 所 构成 的 萌生 从 。 后 者 通常 在 群落 中 保留 有 少量 高 大 的 乔木 树种 ,这 里 称 之 为 稀 树 灌 从 。 2.3.1 HBA 很 显然 ,这 是 森林 被 破坏 后 残存 的 植被 类 型 。 乔 木 层 十 分 稀 朴 ,覆盖 度 不 足 10% ,但 树 高 一 般 均 超过 10 m, 胸 径 30 一 50 cm 或 更 大 ,种 类 较 杂 ,速生 树种 有 枫 香 、 山 合欢 等 ,生长 较 慢 的 BA ,都 是 珍贵 的 用 材 树 ,如 黄连 木 REE ( Quercus acutissima ) EB ( Toxicodendron vernici- fluum) KURA ARS. WEARER, RMS RE EWES. Fe 视 其 为 风水 树 而 自发 地 对 它们 加 以 保护 的 结果 。 灌 木 层 覆盖 度 50% ~70% ,种 类 既 有 一 些 党 见 的 灌木 ,如 胡 枝 子 、 山 胡椒 、 杰 木 、 盐 肤 木 (Rhus chinensis ) FAA .3EFEF ( Viburnum dilata- tum ) HA PAF tt OK KAS HA ( Ilex crenata). Ht HR. /\ FB (Alangium spp. ),4- ## oe , 7A SK AR TT FE Be HE AAR AS Ot RK , 0 HH RAR IRR, PRA RAE 高 贤明 等 :河南 省 连 康 山 自然 保护 区 植被 类 型 的 研究 (05 (Themada triandra var. japonica )、 鸡 眼 草 ( Kummerowia striata), %& WH. ARS (Artemisia capillaris ).t## (Dicranopteris dichotoma) 等 。 层 外 植物 主要 以 铁 线 莲 《〈Czlemza- tis spp. )、 络 石 为 主 。 2.3.2 木 灌 丛 木 灌 丛 常 分 布 于 沟 溪 两 旁 ,灌木 层 高 度 可 达 2 m 甚至 更 高 ,在 人 烟 罕 至 的 沟 溪 旁 , 杰 木 有 时 可 以 发 育成 小 乔木 或 乔木 。 伴 生 种 有 卫 矛 、 崖 花 海 桐 、 紫 金牛 (Araisia jazpomzca ) 吊 石 昔 若 ( Lisionotus pauciflorus ) Hi 9s ( Chiosanthus retusa )、 棣 党 、 华 空 木 、 钓 樟 ( Lindera reflexa ) A (Eurya brevistyla) \tH HA ( Adinandtra japonica). BA ( Schoepfia jasminoides ) 4 Yk 油 、 六道 木 等 。 层 盖 度 70% 以 上 。 草 KEMRRL AA (Bletilla striata). AWE (Im- patiens sp.). AF 4 (Polygala sibirica) 等 。 常 见 的 层 外 植物 有 疏 行 卫 予 、 三 叶 木 通 和 铁 线 莲 。 2.3.3 RAF EM 悬 钩子 灌 丛 主要 分 布 在 立地 条 件 很 差 的 山顶 及 山脊 处 ,由 于 水 土 流失 而 造成 士 层 将 薄 , 基 岩 裸露 ,土壤 含水 量 低 。 它 通常 是 由 黄山 松 (Pinus taiwanensis) 林 被 砍伐 后 而 形成 的 。 群 落 优势 种 是 山 莓 和 插 田 泡 ( Rubus coreanus) 等 悬 钩子 属 和 湖北 蔷薇 等 茧 葵 属 的 灌木 种 类 ,此 Sb i AD Se AY A AK OBS Hi PR LL ZL ( Rhododendron simsii) Fil] == 7E (RA. molle) 等 , 层 高 度 仅 80 cm 左右 。 草 本 植物 只 有 黄 背 草鸡 眼 草 等 , 层 盖 度 不 足 10% 。 几 乎 没有 层 外 植物 。 2.3.4 +4 (Indocalamus latifolia) 丛 al Hy EE PT BY HP By DAA 2 A , PA BD OR A, AR i FL PB Re, 层 高 度 60~100 cm, Bm 90% 以 上 。 竹 从 由 于 竹竿 密集 ,所 以 很 少 有 伴生 种 ,但 在 竹 丛 的 边缘 仍 有 少量 的 灌木 ,如 和 省 儿 舌 头 (Lezptopas chinensis). BE (Lespedeza tomentosa) 等 。 2.4 针 叶 林 本 区 人 工 林 一 般 均 为 针 叶 林 ,主要 树种 有 马尾 松 (Pinus massoniana ) 杉 木 (Cuzzzzizzg- hamia lanceolata ) 黄山 松 、 柳 杉 〈Cryptomeria ortuzei )。 其 中 杉木 人 工 林 面积 最 大 ;马尾 松 和 黄山 松林 在 本 区 均 有 分 布 ,但 目前 天 然 林 已 支离破碎 ,面目全非 。 马 尾 松 与 黄山 松 是 垂直 分 布 的 地 理 蔡 代 种 ,在 本 区 ,它们 互相 替代 的 垂直 高 度 大 约 在 海拔 300 m 左右 。 2.4.1 杉木 人 工 林 大 别 山 一 带 已 是 杉木 分 布 的 北 界 ,杉木 在 本 区 无 论 是 生长 速度 还 是 高 度 方面 都 远 远 比 不 上 杉木 的 中 心 产 区 亚热带 中 部 及 南部 。 但 与 其 他 树种 相 比 ,杉木 仍 是 这 里 的 速生 用 材 树 种 而 深 受 群众 喜爱 。 调 查 结果 表明 ,选择 山坡 的 中 下 部 ,海拔 250 一 430 m, 土 壤 深厚 肥沃 \ 湿润 而 又 排水 良好 的 立地 条 件 曹 造 杉木 林 是 比较 成 功 的 。 发 育 良 好 的 杉木 人 工 林 乔木 层 覆 盖 度 达 95% , 层 高 度 20 FAN 12 m, 胸 径 20 cm 左右 。 灌 木 层 覆盖 度 较 低 ,一 般 仅 20% 左右 ,但 种 类 较 多 ,有 杰 木 、 山 莓 、 野 桐 (Mallotus japonicus) WRBFS (LENS ERMAAAH, KE AF AZ AR ME A oot PE BD 182 YH Je BY) BE tM BB 2 OR H.R SLE 2.4.2 马尾 松林 目前 残存 的 马尾 松林 主要 是 分 布 在 山坡 的 中 部 ,由 于 立地 条 件 很 差 , 土 壤 干 旱 将 薄 ,马尾 松 生长 缓慢 , 干 形 扭曲 。 乔 木 层 覆盖 度 50% 一 85% 不 等 ,高 度 8 m 左右 ,平均 胸径 12.8 cm. 伴生 种 主要 有 枫 香 、 山 合欢 等 喜光 树种 。 灌 木 层 覆盖 度 50% 上 下 ,高度 1 mit (Camel- lia cuspidata ).#A FEA ARF AE AK (Acer ginnala) 和 五 加 (Acanthopanax gracilistylus ) - 306 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 as AINE IK, RR EDD i AE FOC Cyperus rotzuzdxs ) 等 。 层 外 植物 有 五 te (Schisandra chinensis) 和 三 叶 木 通 等 。 2.4.3 黄山 松林 黄山 松 多 分 布 在 山坡 上 部 至 山 养 或 山顶 , 受 长 期 山地 地 形 风 的 影响 ,黄山 松 大 多 偏 冠 严 重 , 树 干 扭曲 。 和 本 区 其 它 植 被 类 型 形成 鲜明 对 照 的 是 黄山 松林 树龄 较 大 , 约 100 年 以 上 ,但 乔木 层 高 度 却 不 足 10 m, 层 覆盖 度 $S0 一 95% ,平均 胸径 S0 cm 以 上 上。 灌木 层 主要 由 胡 枝 子 、 山 莓 、 插 田 泡 、 白 党 子 树 (Callicarpa dichotoma )\%#74 (Forsythia suspensa ) 等 组 成 ,覆盖 度 30% 一 45% ,高 度 50~80 cm. BAER HAR, A AH (Bothriochloa ischaemum ), & ~ (Cymbidum faberi) MEF - 2.4.4 HRALM ATER RBA AK ALEKS E Bh A HB My EK 350 ~ 500 m 的 山坡 下 部 和 山谷 的 中 上 部 缓坡 有 造林 地 。 由 于 立地 条 件 良 好 , 柳 杉 生长 较 快 , 干 形 圆 满 。 不 过 , 柳 杉 和 杉木 一 样 ,本 区 已 是 其 分 布 的 北部 边缘 ,所 以 在 高 度 和 生长 速度 方面 与 柳 杉 中 心 产 区 仍 有 很 大 的 差 距 。 乔 木 层 覆盖 度 可 达 100% ,15 年 龄 的 柳 杉 林 平 均 高 度 8.5 m, 平 均 胸 径 12 cm。 由 于 乔木 层 的 覆盖 度 大 , 林 下 枯 枝 落叶 厚 而 又 难以 分 解 ,所 以 灌木 层 和 草本 层 种 类 十 分 稀少 ,覆盖 度 均 不 超过 10% ,常见 的 灌木 有 白 鹏 梅 和 胡 枝 子 ,草本 植物 有 苦 草 和 凤 丫 蕨 (Comiogra7z7ze japoni- ca) 。 2.5 人 竹林 2.5.1 桂 竹 (Phyllostachys bambusoides) 林 桂 竹 是 本 区 自然 分 布 的 唯一 乔木 型 竹 类 ,一 般 在 山坡 的 下 部 平坦 处 ` 沟 溪 两 旁 的 立地 条 件 较 好 ,土壤 肥沃 湿润 而 又 排水 良好 的 小 环境 中 形成 茂密 的 人 竹林。 乔木 层 覆 盖 度 80% ,高 度 6 m, 平 均 胸 径 2 cm, 最 大 胸径 达 3 cm 左右 。 林 下 仅 零 星 地 分 布 着 省 儿 舌头 、 紫 金牛 等 小 灌 未 。 RA ERE AR 类 和 蕨 类 , 透 骨 草 (Phrymaa leptostachys) 和 半 夏 (Pinellia pedatisecta ) 偶 见于 林 中 。 2.5.2 6% (Ph. pubscens) 人 工 林 毛竹 是 南 竹 北 移 在 本 区 实验 栽培 并 获得 成 功 的 竹 类 。 为 了 提高 毛竹 的 抗 异 性 , 母 竹 采用 的 是 毛竹 实生 苗 。 经 过 10 多 年 的 生长 发 育 ,毛竹 林 乔 木 层 覆盖 度 已 达到 80% 以 上 ,高 度 达 10 m, 平 均 胸径 6 cm。 灌 木 层 覆盖 度 不 及 30% ,种 类 有 杰 木 湖北 蔷薇 和 省 儿 舌 头等 ;草本 层 AKG 、 透 骨 草 等 组 成 ; 层 外 植物 主要 有 五 味 子 。 2.6 经 济 林 本 区 经 济 树种 有 茶 ( Camellia sinensis ) 油茶 (C. olifera).# 3% (Castanea mollissima ), & tA (Sapium sebiferum ) SE MAK BS SBF AE IR AS ,缺乏 必要 的 引种 栽培 和 抚育 管理 , 仅 有 小 面 FA AR ed Fl ty SE Be EF BE HF 3 意见 与 建议 连 康 山 自 然 保护 区 原生 植被 为 常 绿 阔 叶 林 ,在 地 理 位 置 上 ,本 区 处 于 亚热带 的 北部 边 综 ， 也 是 向 绿 阔 叶 林 分 布地 带 的 北 缘 ,因此 ,原生 植被 遭 到 破坏 后 很 难 恢复 原貌 。 综 上 所 述 , 连 康 山 目 然 保护 区 的 植被 在 本 世纪 频繁 的 人 为 活动 影响 下 ,植被 退化 现象 严重 ,导致 了 植被 类 型 的 多 样 化 ,一 些 原来 组 成 森林 的 樟 科 和 壳 斗 科 常 绿 树种 已 经 在 本 区 绝迹 或 由 于 母 株 个 体 太 少 \ 不 能 产生 正常 的 后 代 而 逐步 绝迹 。 自 然 保 护 区 建立 10 年 多 来 已 为 本 区 现 有 植被 类 型 和 环境 条 高 贤明 等 :河南 省 连 康 山 自然 保护 区 植被 类 型 的 研究 9 S07 - 件 进 行 了 大 量 的 调查 工作 ,并 针对 现 有 的 资源 和 条 件 采 取 了 多 种 途径 开展 生物 多 样 性 保育 , 取 得 了 一 定 成 绩 。 结 合 本 次 初步 调查 结果 和 保护 区 目前 存在 的 问题 ,提出 以 下 几 点 意见 和 建议 ， 以 期 有 益 于 保护 区 各 项 工作 的 顺利 开展 。 1. 生 物 多 样 性 是 地 球 上 生命 有 机 体 经 过 近 40 亿 年 发 展 进 化 的 结果 ,是 人 类 赖 以 生存 和 发 展 的 物质 基础 〈 陈 灵芝 ,1993)。 连 康 山 自然 保护 区 地 理 位 置 特殊 ,植被 类 型 具有 南部 过 渡 的 特点 ,是 从 事 亚热带 向 暖 温 带 过 渡 地 区 植被 和 群落 多 样 性 研究 的 关键 地 区 之 一 ,保护 区 主管 部 门 应 与 有 关 科 研 教 学 单位 密切 配合 ,进行 过 渡 地 带 生 物 多 样 性 保育 和 生物 多 样 性 各 种 梯度 特 征 的 研究 ,揭示 生物 多 样 性 的 形成 和 维持 机 制 ,为 退化 生态 系统 的 恢复 和 重建 提供 科学 的 依 据 。 2. 保 护 和 合理 利用 相 结合 ,开展 珍稀 濒危 动 植物 的 就 地 保护 和 迁 地 保护 工作 。 连 康 山 自 然 保 护 区 保存 了 较 多 的 珍稀 濒危 动 植物 ,尤其 是 珍稀 濒危 植物 。 当 前 我 国 自然 保护 区 普遍 面 临 着 经 费 不 足 、 保 护 工作 难以 开展 的 局 面 ,如 何在 保护 的 基础 上 进行 合理 的 开发 利用 ,是 解决 这 一 难题 的 重要 途径 之 一 。 珍 稀 濒 危 植 物 本 身 一 般 都 具有 较 高 的 经 济 价值 , 正 是 由 于 这 种 价 值 才 给 它们 带 来 了 灭顶 之 灾 (高 贤明 和 史 滤 兰 ,1995; 高 贤明 等 ,1995)。 保 护 的 最 终 目的 就 在 于 合理 利用 。 保 护 区 应 充分 利用 土地 、 物 种 和 人 才 资 源 的 优势 ,在 保护 区 的 缓冲 区 或 实验 区 进 行 珍 稀 濒 危 植 物 的 就 地 和 迁 地 保护 的 同时 生产 花卉 苗木 .绿色 食品 和 各 种 工业 原材料 等 ,满足 市 场 需要 。 3. 扩 大 保护 区 的 面积 ,进行 退化 生态 系统 的 重建 和 恢复 对 比 实验 。 由 于 经 费 等 问题 , 连 康 山 自 然 保 护 区 面积 偏 小 , 仅 2020 hm” ,难以 有 效 地 保护 生态 系统 的 完整 性 和 物种 生殖 繁衍 所 必需 的 空间 ,并 给 保护 区 结合 保护 开展 必要 的 研究 工作 带 来 了 不 便 ,也 给 保护 措施 和 手段 的 实 施 增添 了 难度 。 4. 设 置 固 定 样 地 ,对 各 种 植被 类 型 的 演 替 动态 及 其 演 蔡 过 程 中 的 物种 多 样 性 变化 趋势 进 行 长 期 的 观测 研究 ,借以 揭示 退化 生态 系统 在 恢复 的 过 程 中 种 类 组 成 .结构 外 瑶 和 功能 的 变 化 规律 。 受 近代 人 类 活动 的 影响 , 连 康 山 自 然 保 护 区 现 有 植被 类 型 几乎 全 部 为 恢复 的 次 生 群 % ,主要 建 群 种 树龄 15 一 25 年 ,因此 ,目前 本 区 群落 正 处 于 演 蔡 旺盛 时 期 ,是 研究 次 生 林 动态 的 最 佳 时 机 ,建立 固定 样 地 ,收集 保护 区 植被 变化 全 面 翔 实 的 信息 资料 ,将 有 助 于 本 区 生物 多 ii 样 性 研究 、 保 护 和 持续 利用 工作 的 深入 进行 ,并 为 其 他 保护 区 类 似 工作 的 开展 提供 模式 。 参考 文 献 陈 灵芝 主编 .1993. 中 国 的 生物 多 样 性 一 现状 及 保护 对 策 . 北 京 : 科 学 出 版 社 ,1-4 高 贤明 , 史 淑 兰 .1995. 河 南 省 珍稀 濒危 植物 观赏 特性 的 评价 .武汉 植物 学 研究 .13 (1): 81-94 高 贤明 等 .1995. 老 界 岭 自然 保护 区 珍稀 濒危 植物 资源 及 其 开发 利用 途径 的 研究 .河南 农业 大 学 学 报 .29 (1): 41-49 高 贤明 等 .1993. 河 南 省 连 康 山 自 然 保 护 区 木 本 植物 的 研究 .河南 科学 .11 (4): 309-314 河南 省 林业 厅 自 然 保护 区 管理 站 .1990. 河 南 省 自然 保护 区 .郑州 :河南 科学 技术 出 版 社 ,63 - 66 ¢ 308 : 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 A STUDY ON THE VEGETATION TYPES OF THE LIANKANGSHAN NATURE RESERVE, HENAN PROVINCE Gao Xianming', Wang Wei', Hua Rigang* , Huang Yuanchao* , Ouyang Yanru? (Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093) (?Xinxian Forest Farm of Henan Province, Xinxian, 465550) The Liankangshan Nature Reserve at the northern foot of the Dabieshan Mountains is situat- ed in the border region of Hubei, Henan and Anhui provinces . In climate, this area is within the transitional zone from the subtropical one to the warm temperate one, so the vegetation types are quite diversified and the species diversity is very high. Owing to the human disturbance, howev- er, the vegetation in this area has seriously degraded. Based on an investigation and classification of the vegetation types , the present situation and the species composition of the vegetation in this nature reserve have been basically known, which lays a solid foundation for the further research on its ecosystem and species diversity. - Key words: Dabieshan Mountains, Liankangshan Nature Reserve, Vegetation , Biodiversity 桑 卫 国 等 :片断 化 生境 的 特点 及 对 生态 系统 过 程 的 影响 * 309 > 片断 化 生境 的 特点 及 对 生态 系统 过 程 的 影响 AVR Let AMR (中 国 科学 院 植 物 研究 所 ,北京 100093) 摘要 本文 讨论 了 生境 片断 化 后 生态 系统 功能 过 程 变化 特点 和 与 生物 多 样 性 减少 的 关系 , 重 点 分 析 了 片断 化 生境 中 的 水 分 和 养分 循环 \ 太阳 辐射 及 风 动 力 特点 的 变化 规律 ,指出 片断 化 生 境 明显 不 利于 原生 植被 上 物种 生存 ,容易 引起 局 部 绝 灭 以 至 于 完全 下 失 。 文 中 还 论述 了 片断 化 生境 的 拓扑 结构 特点 ,以 及 片断 化 后 生境 斑 块 大 小 形状 和 间距 等 变化 特点 和 对 生物 多 样 性 的 影响 ,认为 实践 中 这 些 特 性 进行 组 合 , 相 互 作用 ,综合 起 来 影响 生态 系统 功能 过 程 和 物种 多 样 性 。 最 后 指出 生境 片断 化 研究 应 采取 综合 和 系统 的 方法 。 关键 词 ”生境 片断 化 ”生物 多 样 性 生态 系统 功能 拓扑 结构 1 引言 随 着 人 口 激 增 和 科学 技术 的 飞速 发 展 , 人 类 活动 范围 更 加 广泛 、 频 度 加 快 ,地 球 上 受 人 类 影响 的 自然 生境 规模 加 大 、\ 程 度 加 深 , 引 起 了 人 口 资源 和 环境 的 危机 ,这 种 危机 的 一 个 主要 表 现 就 是 生境 片断 化 。 生境 片断 化 又 称 生 境 破 碎 化 ,是 指 由 于 人 类 活动 对 自然 生境 的 影响 而 使 原来 连续 有 序 的 生态 系统 或 景观 转变 为 杂乱 间断 生境 斑 块 的 过 程 ,通过 这 个 过 程 形 成 的 间断 的 或 者 部 分 连接 的 斑 块 称 为 生境 片断 。Wilcove 等 (1986) 认 为 生境 的 片断 化 指 一 个 面积 大 而 连续 的 生境 如 何 缩小 并 分 割 为 二 个 或 更 多 个 小 块 的 过 程 。 尽 管 这 两 个 定义 有 一 定 的 差异 ,但 它们 的 实际 内 容 相近 ,都 指 大 面积 的 原始 生境 变 为 小 面积 碎 块 的 过 程 。 不 同类 型 生态 系统 其 片断 化 形成 的 原 因 机 制 不 同 :草原 生态 系统 的 片断 化 主要 是 由 于 过 度 放 牧 、 农 田 开 明和 人 类 居住 地 的 人 侵 等 形 成 的 ;森林 生态 系统 片断 化 是 由 于 大 面积 森林 被 凤 伐 、 毁 林 开 荒 以 及 人 类 居住 等 引起 的 ;水 体 生态 系统 片断 化 是 由 于 水 体 工 程 建设 ` 涂 捕 小 捞 和 水 体 严 重 污 染 所 致 。 国内 外 开展 过 几 个 规模 较 大 的 项 目 来 开展 生境 片断 化 对 生物 多 样 性 影响 的 研究 。 这 些 研 究 源 自 于 人 们 对 岛屿 与 生物 多 样 性 关系 的 密切 关注 ,MacArthur 和 Wilson(1963 ,1967) 根 据 这 种 关系 研究 结果 创立 了 岛屿 生物 地 理学 理论 。 此 后 ,人 们 根据 这 个 理论 开始 研究 生态 系统 片 断 化 问题 。1980 年 ,在 巴西 亚马逊 河流 域 马 瑙 斯 热带 雨林 中 开展 了 “生态 系统 最 小 面积 "项 目 (Saundern ,1989) 。 后 来 ,由 于 该 项 目的 “最 小 临界 面积 "假设 受到 批判 ,项目 名 称 改 为 “片断 森 林 与 生物 多 样 性 动态 观测 "。 该 项 目 对 热带 雨林 中 的 主要 生物 类 和 群 ,植物 (乔木 灌木 .草本 ) 和 动物 ( 鸟 类 以 及 其 他 状 椎 动物 和 无 兰 椎 动物 类 群 ) 等 进行 了 研究 ,取得 了 大 量 的 研究 结果 。 1984 年 在 澳大利亚 西部 小 麦 种 植 带 上 开展 了 一 个 项 目 ,研究 生境 片断 化 作为 一 个 主要 的 威胁 因子 对 当地 生物 多 样 性 的 影响 机 制 , 项 目的 主要 研究 目标 是 得 到 为 保护 日 益 受 到 威胁 的 生物 多 样 性 而 建立 自然 保护 区 的 原则 以 及 探讨 片断 化 生态 系统 经 营 管理 的 实践 准则 和 理论 基础 。 该 项 目 分 为 生境 片断 化 对 植物 区 系 的 影响 动物 区 系 的 影响 和 对 生态 系统 的 影响 三 个 子 项 目 ， 取得 了 一 系列 具有 实际 意义 的 结果 (Hobbs,1993 ) 。 « 310. * 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 我 国 在 “ 八 五 "期 间 由 许 再 富 等 开展 了 " 演 南 龙山 林 的 岛屿 效应 与 热带 植物 和 乌 类 多 样 性 “保护 的 研究 "及 “片断 热带 雨林 的 岛屿 效应 与 物种 多 样 性 消长 规律 的 研究 ”, 研 究 对 象 包括 高 等 HY SK GHD 两 栖 爬 行 类 和 土壤 动物 等 类 群 。 这 两 个 项 目 是 我 国 较 早 开始 生境 片断 化 效应 研究 的 例子 ,取得 了 一 些 有 意义 的 结果 。 生境 片断 化 包括 两 方面 的 内 容 : 其 一 是 生境 总 面积 降低 ;其 二 是 剩余 地 区 重新 分 布 为 非 连 续 的 碎片 。 前 者 直接 影响 种 群 的 大 小 和 绝 灭 率 , 而 后 者 主要 影响 种 群 扩 散 和 秆 人 率 (Wilcove 等 ,1986; 韩 兴国 ,1994) ,人 们 越 来 越 认 识 到 生境 片断 化 是 对 生物 多 样 性 保护 的 一 个 重要 威胁 因子 ,因而 开始 关心 生态 系统 片断 化 后 生物 多 样 性 的 变化 规律 和 重新 分 配 格 局 、 科 学 管理 和 有 效 保护 现 有 物种 在 片断 化 生境 中 的 生存 、 生 长 状况 等 ,这 些 都 是 生物 多 样 性 研究 和 保护 中 人 们 所 关心 的 重要 问题 ,也 是 保护 生物 学 的 关键 问题 。 开 展 这 些 研究 将 有 助 于 解决 生物 多 样 性 有 效 就 地 保护 的 一 些 重要 理论 和 关键 技术 问题 。 生境 破碎 化 产生 了 大 量 的 原生 植被 残 块 ,这些 残 块 或 称 斑 块 被 一 些 完 全 不 同 的 背景 基质 所 包围 ,背景 基质 包括 :农田 \ 牧 场 . 采 伐 迹 地 、 村 庄 以 及 不 同 的 次 生 植被 类 型 。 由 于 土地 上 的 覆 被 有 了 巨大 的 变化 ,景观 上 残余 植被 碎 块 和 大 量 背 景 基 质 中 物理 、 化 学 和 生物 因素 也 发 本 了 很 大 的 变化 。 在 发 生 了 片断 化 的 景观 中 ,主要 发 生 两 类 变化 即 生物 地 理 状 况 中 生物 多 样 性 改 变 和 物理 环境 改变 。 一 般 认 为 环境 变化 主要 是 生态 系统 过 程 变 化 的 基础 ,物种 多 样 性 变化 是 现象 ,但 目前 生境 片断 化 研究 大 多 以 生物 物种 消长 这 种 表面 特征 为 对 象 ,而 对 于 基础 特征 的 生 态 系统 过 程 研 究 较 少 。 生境 片断 化 后 ,物理 环境 尤其 是 光 辐 射 \ 水 分 风 和 营养 物质 等 发 生 了 很 大 变化 造成 生境 质量 下 降 ,物种 丧失 加 剧 。 TE AS ee 很 大 ,这 些 差异 一 般 与 景观 中 残 块 大 小 形状 和 位 置 等 有 很 大 关系 。 本 文 简 述 了 片断 化 生境 的 主要 特点 、 表 现形 式 及 对 生态 系统 功能 过 程 的 影响 原因 和 机 制 ， 片断 生境 中 残 块 空间 拓扑 结构 特点 ,未 来 的 研究 工作 中 需要 优先 考虑 的 方向 。 2 生境 片断 化 对 生态 系统 过 程 的 影响 生境 片断 化 引起 的 生态 系统 功能 过 程 变化 是 生物 多 样 性 研究 中 非常 重要 的 一 个 方面 , 因 为 生态 系统 功能 多 样 性 的 维持 是 物种 多 样 性 和 遗传 多 样 性 得 以 保护 的 基础 ,物种 生存 需要 功 能 完善 的 生态 系统 去 维持 。Silver 等 (1996) 指 出 “功能 多 样 性 ,而 非 物种 丰富 度 对 保持 生态 系 。 统 营养 循环 和 能 量 流动 完整 性 具有 很 重要 的 作用 ”。 2.1 片断 化 生境 中 水 分 特征 生境 片断 化 直接 影响 到 生态 系统 中 水 分 循环 各 个 过 程 和 因子 ,因而 极 大 地 改变 了 生境 中 的 水 分 状况 。 首 先 ,生境 上 的 植被 破坏 直接 导致 了 截留 降水 量 的 减少 直至 完全 消失 ,例如 : 间 伐 后 的 森林 与 原始 森林 相 比 其 截留 降雨 的 能 力 大 大 减 小 ,而 皆 伐 使 森林 生态 系统 完全 丧失 了 截留 降水 的 能 力 。 截 留 降 水 量 减少 增 大 了 直接 降水 量 ,增强 了 降水 对 地 面 的 冲击 力 , 容 易 造 成 土壤 侵蚀 。 澳 大 利 亚 南部 的 核 树 搬 林 (McFarlane 等 ,1993) 植 被 通过 树干 共 流 和 林 冠 截留 影 响 着 水 分 循环 模式 ,这些 植被 的 破坏 ,增加 了 地 表 径 流量 和 洪峰 到 来 时 的 水 量 。 总 体 来 讲 , 植 被 破坏 或 消失 直接 改变 了 水 分 原先 通过 截留 蒸发 散 和 下 渗 形 成 的 水 分 内 循环 方式 ,产生 了 较 大 的 地 表 径 流 和 洪水 。 其 次 ,生境 破碎 化 减少 了 植被 的 蒸发 散 改变 了 土壤 中 水 分 流动 的 模式 。 森 林 中 扎根 很 深 的 树木 和 其 它 植被 类 型 中 多 年 生 灌木 和 草本 植物 被 一 年 生 的 禾 本 科 作 物 牧草 或 其 他 没有 植 桑 卫 国 等 :片断 化 生境 的 特点 及 对 生态 系统 过 程 的 影响 = a0: i te AY Sth Fl) FA Fr RR a RK Hh) RA A He He A SF 2k oP it a A |. Far- rington(Hobbs,1993) 的 研究 表明 :生长 季 作 物 水 分 利用 量 大 于 原生 植被 ,但 在 非 生长 季 , 原 生 植被 继续 保持 较 高 的 蒸发 散 ,所 以 森林 和 具有 多 年 生 植 物 的 植被 具有 较 高 的 水 分 利用 率 。 另 外 原始 生境 破坏 也 减少 了 由 乔木 和 灌木 根 所 形成 的 土壤 孔隙 度 ,减少 了 地 下 渗水 量 。 再 次 ,生境 破碎 化 导致 了 地 下 水 位 上 升 ,主要 是 由 于 原生 植被 丧失 大 大 减少 了 蒸发 散 量 ， 土壤 水 分 增多 所 致 ,水 位 上 升 使 土壤 表面 盐 渍 化 程度 加 重 \ 水 漫 面 积 加 大 \、 沼 泽 化 产生 和 土壤 侵蚀 增加 。 地 下 水 位 上 升 把 原来 贮存 于 土壤 深层 地 下 水 中 的 盐分 带 到 土壤 表面 上 来 ,特别 在 降水 中 盐分 含量 较 大 的 沿海 区 域 ,这 种 现象 非常 严重 。 在 澳大利亚 西部 Kellerberrin 郡 ,每 年 KAA 187hm” 的 高 产 农田 变 成 盐 渍 化 土地 ,大 约 3.5% 的 可 耕地 受到 盐 渍 化 的 影响 (George, 1990)。 水 浸 和 沼泽 化 影响 了 大 约 180 万 hm? 的 农田 (Nulsen,1993)。 水 蚀 也 是 一 个 重要 的 由 地 下 水 位 上 升 引起 的 问题 ,水 蚀 大 约 影响 了 澳大利亚 西部 75 万 hm- 的 土地 。 地 下 水 位 上 升 对 片断 化 残 块 内 原生 植被 也 有 非常 重要 的 影响 , 受 这 种 影响 最 严重 的 是 沟谷 和 洼地 的 植被 。 许多 从 前 的 林地 现 已 变 得 极端 盐 渍 化 或 受到 了 水 滤 ,森林 植被 或 完全 消失 或 者 变 成 了 枯死 木 。 早 在 1924 年 (Wood,1924) 就 有 报道 原生 植被 的 破坏 对 小 溪 中 盐分 含量 的 影响 。 盐 分 含量 增 加 是 Avon 河 动 物 多 样 性 减少 的 主要 原因 (Kendrick ,1976 ) 。 2.2 片断 化 生境 中 的 养分 特点 片断 化 生境 的 养分 状况 研究 较 少 ,对 其 规律 的 认识 也 不 足 , 但 一 般 认 为 破碎 景观 中 的 养分 状况 有 以 下 特点 : 原生 植被 的 改变 或 消失 引起 水 分 循环 ` 风 的 特点 和 太阳 辐射 强度 发 生 了 较 大 的 变化 ,由 于 径流 、 淋 失 和 风蚀 导致 了 养分 的 大 量 流 失 。 最 明显 的 是 引起 了 农田 和 牧场 上 养分 含量 降低 。 引起 生境 破碎 化 的 火灾 、 侵 蚀 和 其 他 环境 状况 的 变化 会 导致 整个 景观 上 的 养分 重新 分 配 ， 当然 也 有 增 大 养分 净 流 失 量 的 趋势 ,如 养分 随 水 流 进 入 河流 ,表层 土壤 被 风 吹 走 等 等 。 养 分 再 分 配 最 明显 的 就 是 大 量 营养 元 素 从 植被 消失 的 地 段 移 走 ,使 这 些 地 域 变 成 了 营养 贫 交 化 地 区 , 而 移 走 的 养分 又 大 量 堆 积 在 养分 并 不 缺乏 的 残余 片断 植被 的 边缘 ,增加 了 边缘 的 养分 含量 , 破 坏 了 正常 的 养分 循环 (Hobbs,1993)。 一 般 ,养分 再 分 配 的 结果 只 能 增加 斑 块 边 缘 的 养分 状 De ,但 风 也 会 把 土壤 微粒 带 进 斑 块 内 部 ,增加 土壤 养分 含量 (Hester 和 Hobbs,1991) 。 动 物 也 会 改变 破碎 生境 中 养分 分 配 ,通过 取 食 于 斑 块 外 而 储存 食物 和 排泄 在 斑 块 内 增加 斑 块 内 的 养 分 含量 ,已 有 的 研究 表明 (Hobbs 等 ,1993) 动 物 的 这 种 取 食 方式 对 残余 植被 片断 的 养分 状况 有 很 大 的 影响 。 养 分 在 原生 植被 残 块 内 的 重新 分 配 状况 改变 了 植物 养分 吸收 机 制 , 可 能 引起 斑 块 外 物种 侵 和 人 (Hobbs 和 Atkins,1988) ,从 而 又 会 影响 残 块 区 域 的 生态 系统 过 程 。 总 之 ,生境 片断 化 引起 了 养分 分 布 极端 不 均匀 ,形成 了 营养 斑 块 ,造成 了 原生 植被 残 块 内 的 高 养分 积累 和 周围 背景 基质 低 养 分 状况 ,这 两 类 系统 内 的 养分 明显 不 均衡 必定 会 导致 原生 植被 长 期 维持 困 难 等 问题 。 2.3 生境 片断 化 对 辐射 平衡 的 影响 破碎 生境 内 的 能 量 平 衡 与 原生 植被 覆 被 的 生境 相 比 有 很 大 差异 ,特别 是 植被 密布 的 原始 森林 、 密 灌 从 和 多 年 生 草本 群落 。 在 森林 内 ,森林 树木 叶子 能 够 吸收 太阳 光 , 密 林 对 太阳 光 的 吸收 能 力 更 强 ,在 未 受 干 扰 林 地 中 , 仅 有 不 到 10% 的 光线 到 达 林 地 表面 (Primack,1993)。 森 林 能 对 林地 的 微 生 境 起 到 调节 作用 ,白天 为 林地 趾 萌 ,保持 林地 凉爽 潮湿 ;夜间 则 减少 空气 流 动 ,保持 林内 温度 , 当 森 林 被 砍伐 后 ,森林 所 起 的 上 述 作 用 就 完全 消失 ,林地 就 像 裸露 地 一 样 在 oe 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 阳光 的 直接 照射 下 变 得 更 热 ; 失 去 了 林 冠 的 保护 ,夜间 林地 散失 的 热量 和 水 分 使 地 面 温 度 和 气 温 变 得 更 低 ,这样 就 会 在 地 面 和 土壤 表层 产生 较 大 的 温度 变 幅 。 破 碎 生 境 上 的 小 气候 变化 对 斑 块 边缘 的 影响 非常 强烈 ,向 着 斑 块 内 部 依次 减 小 。 在 亚马逊 河马 瑙 斯 森林 中 , 微 气候 效应 在 块 状 森 林内 40 m 深 处 都 明显 存在 (Kapos,1989)。 由 于 物种 通常 精确 地 适应 原 有 环境 中 的 温 度 湿度 和 光 强 ,发 生 了 生境 片断 化 后 ,许多 物种 因为 不 适应 新 环境 而 发 生 灭 绝 。 温 带 森 林 中 耐 蓝 的 有 花 植物 ,热带 森林 中 演 蔡 形成 的 次 生 种 和 对 温度 高 度 敏 感 的 动物 如 两 栖 类 等 常常 会 由 于 生境 片断 化 而 消失 。 片 断 生境 边 缘 是 辐射 变化 最 大 的 区 域 , 如 在 林 缘 ,白天 阳光 直射 林 乡 时 温度 升 高 ,夜间 没有 植被 保护 温度 很 快 降 低 。 边 缘 温度 的 这 种 变化 直接 或 间接 影响 营养 物 质 循环 过 程 ,主要 是 日 间 高 温 影响 了 土壤 微生物 的 活动 状况 ,加 快 有 机 质 分 解 速率 ,提高 生境 边缘 的 营养 水 平 。 在 这 种 新 的 生境 条 件 下 ,交错 生长 的 茧 本 植物 和 攀缘 植物 及 生长 迅速 的 先 锋 植 物 就 会 在 这 里 生长 起 来 。 林 缘 密集 的 植物 丛 可 能 形成 一 道 屏障 以 减缓 片断 化 对 生境 内 部 的 进一步 影响 。 在 这 种 意义 上 , 林 缘 对 片断 化 生境 内 的 物种 组 成 是 一 个 保护 因子 。 然 而 在 这 个 过 程 中 , 林 缘 种 类 组 成 发 生 了 剧烈 变化 ,同时 也 就 降低 了 原 有 生境 占据 的 种 类 数量 。 长 时 间 后 , 斑 块 边缘 会 被 那些 与 林内 植物 和 动物 完全 不 同 的 种 类 所 代替 。 2.4 片断 生境 中 风 的 变化 随 着 生境 破碎 化 植被 被 改变 ,景观 上 的 气流 运行 方式 发 生 了 明显 的 变化 。 未 受 干 扰 的 生 境 如 森林 ,其 树冠 能 极 大 地 降低 风速 , 林 冠 上 层 较 强 的 气流 会 转变 成 森林 内 部 的 微微 轻 风 。 当 生境 破坏 后 , 风 即 能 进入 空地 穿 过 森林 ,对 生境 的 影响 与 从 前 完全 不 同 。 首 先 , 片 断 化 的 生境 中 剩余 原生 植被 与 风 的 接触 面 加 大 , 风 对 原始 植被 的 直接 物理 伤害 作用 加 大 ,造成 乔木 风 倒 和 风 折 ; 间 接 小 气候 调节 作用 加 强 , 包 括 增加 蒜 发 散 、 降 低 湿 度 和 使 地 表土 壤 变 得 干燥 。 水 分 不 断 减 少 可 能 会 使 林内 许多 耐 荫 植 物 死亡 ,被 一 些 能 适应 新 环境 的 植物 种 类 所 代替 。 其 次 ,生境 破碎 化 后 近 地 表 面 的 风速 增 大 , 较 大 的 风速 对 残 块 边缘 产生 了 进一步 的 效果 ， 如 加 大 从 邻近 生境 中 转移 养分 和 种 子 量 。Geiger(1965) 曾 指出 ,植被 疏 开 后 ,生境 边缘 粉尘 堆 积 的 速度 增加 了 40% 。 风 能 把 很 远 距 离 处 非 原 生 植 物 的 种 子 吹 到 生境 的 边缘 (Hobbs,1988)， 也 能 把 远 处 昆虫 和 致 病 有 机 物 吹 到 斑 块 内 ,这些 方 面 需 作 进一步 研究 。 再 次 ,片断 生境 上 风速 增加 导致 了 湿度 降低 和 温度 升 高 为 火灾 发 生 创造 了 条 件 ,堆积 在 林 缘 的 枯死 木 和 风 折 木 常常 诱发 片断 化 林地 的 火灾 。 在 印度 尼 西 亚 汛 罗 州 ,森林 片断 化 与 农耕 “ 和 和 森林 择 伐 及 择 伐 后 堆积 在 林 缘 的 小 灌木 和 人 为 火灾 相 结合 造成 了 大 范围 的 环境 灾难 (Leighton 和 Wirawan, 1986) 。 以 上 说 明了 片断 化 生境 中 生态 系统 过 程 发 生变 化 的 特点 ,这 四 个 方面 涵盖 了 影响 生态 系 统 中 能 量 流动 和 物质 循环 的 主要 物理 环境 因子 ,是 片断 生境 中 生物 多 样 性 变化 的 机 制 型 控制 因子 。 3 片断 生境 的 拓扑 结构 特征 生境 破碎 化 对 生物 物种 的 影响 包括 生境 面积 减 小 和 破碎 度 加 大 。 生 境 面积 减 小 对 生物 多 样 性 的 影响 一 般 用 岛屿 生物 地 理学 理论 说 明 ,形成 的 共识 是 ,生境 面积 减 小 越 多 ,生物 多 样 性 丧失 越 严重。 生境 片断 化 后 形成 残 块 面积 的 大 小 、 形 状 、 相 互 间 的 连接 和 隔离 状况 以 及 斑 块 的 空间 格局 和 排列 状况 等 都 成 为 影响 生物 多 样 性 变化 的 重要 因素 。 但 是 由 于 生境 的 这 种 拓扑 结构 特征 具有 复杂 性 ,它们 与 生物 多 样 性 的 关系 具有 多 变性 ,值得 进一步 探讨 。 桑 卫 国 等 :片断 化 生境 的 特点 及 对 生态 系统 过 程 的 影响 ~ 313. 3.1 生境 斑 块 大 小 斑 块 面积 越 小 ,周围 环境 对 它 的 影响 就 越 大 ,小 斑 块 内 生物 群落 动态 主要 由 周围 环境 因子 所 支配 , 即 边缘 效应 所 起 的 作用 较 大 ;大 斑 块 内 ,边缘 面积 所 占 的 比例 小 ,内 部 生境 大 且 具 有 较 多 生境 多 样 性 的 地 域 , 保 持 的 生物 物种 多 。 种 群 灭绝 的 速度 也 有 相同 的 趋势 ,大 斑 块 维持 较 大 的 种 群 ,保持 着 多 样 性 程度 较 高 的 遗传 基因 ,种 群 抗 干扰 能 力 避 ,一 般 不 容易 发 生 绝 灭 ;小 斑 块 种 群 规模 小 ,遗传 多 样 性 低 , 极 易 发 生 局 部 绝 灭 ;种 群 小 型 化 使 得 物种 发 生 近 交 的 可 能 性 增加 ， 近 交 造成 种 群 训 退 ,引起 种 群 存活 力 降 低 。 大 斑 块 也 有 一 定 负面 作用 ,如 :火灾 容易 草 延 和 病 虫害 易 大 量 发 生 等 等 。 斑 块 面积 大 小 对 物种 的 影响 是 多 样 的 ,需要 较 多 原始 生境 和 多 种 生境 组 合 的 物种 ,在 小 斑 块 内 发 生 局 部 绝 灭 ,而 生境 需求 简单 的 物种 能 在 小 斑 块 上 存活 。 3.2 生境 斑 块 形状 只 有 当 斑 块 面 积 较 小 时 ,形状 指数 才 有 意义 。 以 圆 形 和 方形 斑 块 为 例 ( 徐 化 成 ,1996) ,这 两 种 形状 斑 块 的 本 质 差别 在 于 边缘 与 核心 的 比例 ,边缘 宽度 相同 时 ,如 果 斑 块 大 小 相同 则 圆 形 内 部 与 边缘 比 大 ,其 他 形状 开 块 的 内 部 与 边缘 比较 小 。 不 同形 状 斑 块 起 的 生态 作用 不 同 ,长 型 斑 块 长 边 如 与 环境 梯度 垂直 , 则 形成 具有 多 种 生境 特征 的 斑 块 , 对 具有 复杂 生境 要 求 的 物种 生 存 是 良好 场所 ,对 生物 多 样 性 维持 具有 重要 意义 。 3.3 生境 片断 化 后 的 时 间 生境 破碎 化 后 形成 的 斑 块 在 短 时 间 内 其 生物 群落 物种 多 样 性 变化 状况 并 不 显著 , 随 着 碎 块 隔离 时 间 变 长 ,物种 丧失 的 情况 越 来 越 严 重 (Harris,1984)。 因 而 在 生境 片断 化 研究 中 , 斑 块 隔 离 的 时 间 是 一 个 很 重要 的 因素 。 随 着 隔离 时 间 加 大 ,不 同 物种 的 反应 特点 不 同 ,与 物种 的 生物 学 和 生态 学 特性 有 关 。 对 原生 植被 生境 依赖 度 大 需要 生境 面积 较 广 和 种 群 密度 低 的 种 类 ,在 斑 块 中 消失 的 速度 非常 快 ,对 生境 要 求 不 严 而 种 群 数量 又 大 的 物种 ,在 生境 隔离 后 灭绝 的 速度 慢 、 可 能 性 小 (Margules,1994) 。 生境 片断 化 效应 是 延迟 的 即 随 斑 块 隔离 时 间 加 大 ,破碎 化 所 起 的 作用 越 明 显 。 在 许多 原 生 和 群落 特别 是 森林 群落 中 , 某 些 物种 虽然 生殖 更 新 状况 不 好 ,但 其 种 群 的 规模 并 不 减少 ,主要 是 物种 的 成 年 个 体 寿 命 很 长 的 缘故 。 3.4 斑 块 的 间距 碎 块 与 面积 较 大 的 或 连续 的 原生 植被 之 间 的 距离 是 片断 化 作用 对 物种 多 样 性 影响 程度 的 关键 因素 。 物 种 在 斑 块 上 的 迁移 定居 特点 受到 斑 块 间距 的 控制 。 斑 块 距 离 小 ,物种 迁移 定居 容易 ,在 斑 块 内 部 不 易 发 生 局 部 绝 灭 ;而 斑 块 间 距 大 或 与 大 面积 生境 臣 离 远 , 则 局 部 绝 灭 的 可 能 性 就 大 。 当 然 物 种 的 迁移 定居 能 力 还 与 物种 本 身 的 生物 生态 学 特性 有 关 , 风 媒 和 结实 量 多 的 物种 , 受 斑 块 间距 的 影响 小 。 但 物种 在 新 斑 块 内 定居 能 否 成 功 ,同时 取决 于 环境 和 生物 因 素 , 如 土壤 营养 状况 和 生物 物种 间 相 互 关 系 。 不 同 动物 类 群 对 斑 块 隔 离 度 反 应 差别 很 大 ,如 10 m 宽 的 农田 可 以 阻止 无 养 椎 动物 (Mader,1984) 和 某 些 鸟 类 (Saunders 等 ,1991) 的 迁移 但 却 不 能 阻止 大 型 哺乳 动物 迁移 。 另 外 斑 块 在 景观 上 的 分 布 格局 直接 影响 斑 块 上 的 生物 多 样 性 ,影响 植被 的 结构 和 组 成 等 。 片断 化 生境 拓扑 结构 特征 都 对 生物 多 样 性 有 一 定 的 作用 ,实践 中 它们 相互 作用 、 综 合 起 来 影响 生态 系统 功能 过 程 和 生物 多 样 性 。 4 讨论 与 建议 E 片断 化 生境 的 特征 与 生物 多 样 性 关系 紧密 ,这 些 特 征 的 变化 规律 研究 是 保护 生物 学 的 理 - 314 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 论 基 础 和 实践 准则 ,是 自然 保护 区 建设 工作 的 指导 原则 ,因而 需要 进一步 加 强 研究 。 生境 片断 化 后 ,生态 系统 功能 过 程 如 :辐射 \ 水 分 养分 和 风 动 力 发 生 了 显著 变化 ,变化 后 的 生境 明显 不 利于 原生 植被 的 物种 生存 ,引起 了 物种 种 群 局 部 绝 灭 以 至 于 完全 丧 失 。 | 片断 化 生境 生态 系统 功能 过 程 和 拓扑 结构 特征 涉及 的 内 容 复杂 、 范 围 广泛 ,由 于 人 力 资 源 和 研究 经 费 的 限制 ,必须 确定 优先 研究 领域 。 根 据 国内 外 生境 片断 化 研究 进展 状况 和 自然 保 护 工 作 的 实际 需要 ,应 优先 考虑 以 下 两 个 方面 的 研究 ; .开展 生境 片断 化 前 后 物理 环境 因子 变化 特点 和 对 破碎 生境 影响 的 比较 研究 : .片断 化 后 斑 块 内 部 功能 过 程 的 变化 以 及 物种 消长 机 制 :尽管 生境 片断 化 研究 的 理论 探讨 非常 有 必要 ,但 实验 研究 对 于 解决 目前 十 分 迫切 的 物种 和 生境 保护 有 更 重要 的 实践 意义 :由 于 生境 破碎 化 研究 花费 巨大 ,因而 在 国内 开展 这 项 研究 的 有 效 途径 就 是 尽量 利用 资料 比较 齐全 已 破碎 的 景观 。 这 方面 的 研究 可 以 借鉴 植被 演 蔡 中 利用 弃 耕 地 的 方法 ;把 破碎 景观 作为 一 个 整体 ,采取 综合 系统 研究 ,所 得 研究 成 果 必 定 会 对 生物 多 样 性 保护 和 保护 区 设计 工作 有 指导 意 Me 参考 文 献 韩 兴 国 .1994. 岛 屿 生物 地 理学 理论 与 生物 多 样 性 保护 . 见 钱 迎 倩 ,马克 平 ( 主 编 ). 生 物 多 样 性 研究 的 原理 与 方法 .北京 : 中 国 科 学 技术 出 版 社 ,83 - 103 徐 化 成 .1996. 景 观 生态 学 .北京 : 中 国 林业 出 版 社 Geiger,R.1965. 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Reintegrating Fragmented Landscapes: Towards Sustainable Production and Nature Conservation. New York: Springer- Verlag, 146 — 186 桑 卫 国 等 :片断 化 生境 的 特点 及 对 生态 系统 过 程 的 影响 ee Sy ee Primack,R.B.1995. 祁 承 经 等 译 .1996. 保 护 生 物 学 概论 .长 沙 : 湖南 科技 出 版 社 Saunders, D. A. ,R. J. Hobbs and C. R. Margules. 1991. Biological consequences of ecosystem fragmentation: A review.. Conv. Bio.. 5(1): 18-32 Silver, W. L. ,S. Brown and A. E. Lugo. 1996. Effects of changes in biodiversity on ecosystem function in tropical forests.. Cons. Bio.. 10(1): 17-24 Wilcove,D.S. ,C.H. Meclellan and A. P. Dobson. 1986. Habitat fragmentation in the temperate zone. In M. E. Soule (ed. ). Con- servation Biology: The Science of Scarcity and Diversity.. Masschusetts: Sinauer ,237 — 256 Wood , W.E.1924. Increase of salt in soil and streams following the destruction of the native vegetation.. J. Roy. Soc. West. Aust..10: 35-47 FEATURES OF FRAGMENTED HABITATS AND THEIR EFFECTS ON ECOSYSTEM PROCESSES Sang Weiguo, Ma Keping , Zheng Yu (Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093) 1 Discussed in this paper are the characteristics of changes of the functional processes of ecosys- tems and their relations with the decrease of biodiversity when habitats are fragmented. The rules of water cycling, of nutrient flowing, of solar radiation and wind dynamics in fragmented habitats are focally analyzed. Fragmented habitats are found to be obviously detrimental to the survival of species in the native vegetation, probably causing their partial loss or even complete loss. The fea- tures of the topologic structure of fragmented habitats , and the effects on diversity caused by the changes in the size and the shape of the patches as well as in the distance between different patch- es ,are here also discussed. It is considered that actually these features interact with each other and synthetically influence the functional processes of ecosystems and biodiversity when habitats are fragmented. Finally ,it is suggested that in the research of fragmented habitats, a systematic and comprehensive method should be adopted. Key words: Habitat fragmentation, Biodiversity, Ecosystem function, Topologic structure + Je, 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 群落 最 小 面积 的 概念 及 其 确定 方法 Me Bee RRS (中 国 科学 院 植物 研究 所 ,北京 ”100093) 摘要 群落 最 小 面积 可 分 为 方法 论 上 的 最 小 面积 和 生物 学 上 的 最 小 面积 ;前 者 包括 定性 的 和 定量 的 最 小 面积 ,后 者 包括 空间 最 小 面积 抵抗 最 小 面积 和 更 新 最 小 面积 。 方 法 论 上 的 最 小 面 积 研 究 历史 较 长 ,确定 方法 也 较 多 ,但 基本 上 有 三 类 :基于 种 一 面积 曲线 的 方法 基于 频 度 一 面 积 曲 线 的 方法 和 基于 植被 同 质 性 的 方法 。 生 物 学 上 的 最 小 面积 研究 得 不 多 ,也 更 难 研 究 LE 的 有 些 概念 及 方法 对 自然 保护 将 会 起 到 重要 作用 ,是 需要 加 强 研 究 的 领域 。 关键 词 ”最 小 面积 抵抗 最 小 面积 更 新 最 小 面积 种 一 面积 曲线 WR-GRHA AK 性 群落 如 果 认 为 植被 是 一 个 连续 体 ,那么 谈论 最 小 面积 (minimum area， MA) 的 概念 就 毫 无 意义 。 但 是 ,很 多 学 派 都 认为 植被 或 多 或 少 是 不 连续 的 ,是 由 相对 同 质 的 具体 的 植物 群落 的 镶 幅 构 成 的 ,而 这 些 群 落 又 是 由 狭 窗 的 、 异 质 的 过 渡 带 隔 开 的 。 这 些 具体 的 植物 群落 的 大 小 在 同类 型 的 植物 群落 中 变化 很 大 。 于 是 ,就 出 现 了 两 个 不 同 的 问题 :@ 四 需要 多 大 面积 群落 片断 才能 很 好 地 发 育 ? 外 在 充分 大 的 群落 中 , 样 地 需要 多 大 才能 对 植物 群落 给 出 一 个 完整 的 、 或 者 至 少 是 有 代表 性 的 `. 适 当 的 描述 (Barkman,1989 ) 。 同时 ,由 种 -面积 关系 也 可 以 知道 ,调查 的 物种 数目 随 调查 样 地 面积 的 增加 而 增加 。 开 始 时 ,物种 数目 增加 的 速度 很 快 ,以 后 越 来 越 慢 ,要 抽 到 与 以 前 同样 数目 的 “新 "的 物种 需要 付出 成 倍 的 代价 , 即 抽取 的 面积 要 成 倍 地 增加 ,这 是 很 不 经 济 的 ,有 时 也 是 很 不 必要 的 。 于 是 ,也 出 现 了 与 @ 相 似 的 一 个 问题 : 即 @@ 抽 取 多 大 面积 的 样 地 , 才 能 基本 反映 植物 群落 总 的 物种 组 成 特征 ? 外 是 生物 学 上 的 最 小 面积 (biological minimum area, BMA) 2 AH hl MA, OMOBAK “ 论 上 的 最 小 面积 (methodological minimum area,MMA) 要 回答 的 问题 。 相 信 , 对 这 些 问题 的 回 答 将 会 对 生物 多 样 性 研究 和 自然 保护 及 其 规划 起 到 重要 的 作用 (Barkman ,1989) 。 1 方法论 上 的 最 小 面积 方法 论 上 的 最 小 面积 可 以 分 成 定性 的 和 定量 的 最 小 面积 (qualitative and quantitative mini- mum area) 。 和 定性 MMA 的 研究 是 本 世纪 20 年 代 在 瑞典 .前 苏联 开始 以 后 又 在 法 — BEE EH 进行 的 。 定 性 最 小 面积 是 指 这 样 一 个 面 和 办 , 即 在 同一 植物 群落 之 内 ,如 果 面 积 再 增加 的 话 , 物 种 数目 根本 不 再 增加 ,或 者 稍微 有 所 增加 。 定 量 最 小 面积 是 由 Meijer Drees 从 纯粹 实用 的 林 业 目 的 考虑 提出 的 , 它 是 指 这 样 一 个 面 六, 即 在 这 个 面积 上 所 有 用 材 树 种 都 达到 了 一 定 的 夫 小 ,从 而 这 个 面积 可 以 作为 木材 税收 的 一 个 基础 *。 他 指出 ,这 个 MMA 至 少 是 定性 MMA 的 4 倍 。 定量 最 小 面积 的 概念 可 以 概括 为 “这 样 一 个 面积 ,在 其 之 上 所 有 物种 的 定量 指标 都 不 再 发 生 显著 的 变化 "。 最 小 面积 是 最 小 体积 (minimum volume) 的 一 个 特例 , 它 适 用 于 平面 上 ( 即 地 面 上 ) 的 植物 群落 。 在 浮游 植物 群落 以 及 土壤 群落 中 ,或 者 在 热带 两 林 的 附 生 植物 群落 中 都 Xl aly SR Es BPE PE Bie 1) TB RY BE BA ETS ~ Oa» 应 该 谈 到 最 小 体积 问题 。 对 真菌 群落 可 能 还 会 谈 到 最 小 时 间 (minimum time) KA K/) HR — 时 间 乘 积 (minimum area-time product) 问 题 。 定性 MMA 最 早 的 定义 之 一 是 由 Du Rietz 提出 的 ,他 认为 “最 小 面积 是 所 有 的 恒 有 种 都 存 在 的 面积 "。 其 中 的 恒 有 种 是 指 局 部 频 度 至 少 为 90% 的 种 。 结 果 得 到 的 MMA 都 很 小 :对 物 种 贫乏 的 森林 只 有 1 一 4 m2 ,对 物种 丰富 的 森林 也 只 有 10 m ,这 意味 着 在 这 个 MMA 上 只 出 现 了 一 ( 少 ) 部 分 物种 。 对 Braun-Blanquet 的 方法 来 说 这 是 不 充分 的 ,因为 它 的 群落 单位 是 基 于 所 有 物种 的 ,并 且 大 多 数 特征 种 和 区 分 种 的 频 度 都 较 小 。 这 也 面临 着 循环 推理 的 危险 ,因为 恒 有 度 和 频 度 都 依赖 于 样 地 大 小 。Vander Maarel 用 一 系列 独立 的 大 小 逐渐 增加 的 样 方 来 分 析 群 落 中 各 个 种 的 频 度 ,直到 整个 群落 中 80% 的 种 都 成 为 常见 种 ,从 而 确定 了 一 个 频 度 最 小 面积 (a frequency minimum area) 。 但 是 ,这 个 最 小 面积 依赖 于 群落 的 大 小 。 实 际 上 , 它 表 示 的 是 一 个 生物 学 上 的 MA; 而 不 是 一 个 方法 论 上 的 MA. Ramenski 定义 最 小 表现 面积 (representative MA) 为 "这样 一 个 表面 ,在 其 之 上 所 有 定量 的 方面 以 及 种 间 的 所 有 相互 关系 都 可 以 表现 出 来 "。 这 是 定量 MA 的 第 一 个 定义 ,但 是 相互 关 系 的 引入 给 人 一 种 印象 , 即 它 指 的 是 生 ( 物 学 上 的 最 小 面积 。 这 使 得 这 个 概念 在 野外 很 难 应 用 。 之 后 ,他 又 给 出 了 一 个 定义 :最 小 表现 面积 是 这 样 一 个 表面 ,在 其 之 上 所 有 种 的 多 度 的 方差 低 于 一 个 特定 的 水 平 " ,这 可 能 是 定量 MMA 最 好 的 数学 描述 。 Westhoff 定义 的 “最 小 空间 "(minimal space) 是 指 “ 这 样 一 个 空间 , 它 要 被 植物 群落 的 一 个 样本 所 占据 ,并 且 正 常 的 物种 集合 (species assemblage) 能 够 发 育 "。 与 Du Rietz 的 定义 一 样 , 它 也 犯 了 循环 推理 的 错误 。 正 如 Westhoff 本 人 所 指出 的 ， 正 常 的 物种 集合 是 一 些 特征 种 和 恒 有 伴生 种 ,平均 来 说 它们 存在 于 植物 群落 的 一 个 发 育 良 好 的 样本 中 "。 从 其 定义 的 后 一 句 话 可 以 看 出 ,Westhoff 的 最 小 空间 指 的 是 一 个 BMA. 基于 频 度 来 阐述 最 小 面积 的 概念 是 Uppsala 学 派 的 特点 。 如 果 根 据 大 小 逐渐 增加 的 样 方 来 估计 出 了 频 度 ,并 且 将 频 度 大 于 90% 的 物种 数 对 样 方 大 小 作 图 , 则 曲线 将 变 平 并 保持 下 去 ， 至 少 到 面积 增加 到 相当 大 。 频 度 大 于 90% 的 种 被 称 为 恒 有 种 ,并且 最 小 面积 定义 为 这 样 一 个 面积 ,在 其 上 所 有 恒 有 种 都 出 现 了 ,或 者 至 少 当 面积 有 相当 大 增加 时 恒 有 种 数 保持 不 变 。 这 个 方法 的 关键 在 于 恒 有 种 数 与 面积 之 间 所 假设 的 关系 的 正确 性 值得 怀疑 。 对 此 有 很 多 不 同意 见 (Goodall,1952) 。 主 要 是 支持 这 个 关系 的 数据 是 从 选择 性 地 设置 的 样 方 而 不 是 随机 抽样 得 到 的 (Greig-Smith,1983 ) 。 Braun-Blanquet 把 最 小 面积 定义 为 这 样 一 个 面积 ,超过 了 它 就 不 会 再 有 新 种 出 现 。 然 而 ， 在 他 1928 年 发 表 的 一 篇 文章 的 例子 中 可 以 看 出 ,他 的 本 意 应 该 是 种 -面积 曲线 开始 变 平 时 的 面积 (Goodall,1952 ) 。 很 多 生态 学 家 都 把 种 -面积 曲线 开始 变 平 时 的 面积 作为 最 小 面积 的 一 个 指示 (Greig-Smith,1983)。Lippmaa 也 用 种 -面积 曲线 水 平 部 分 的 出 现 作 为 最 小 面积 的 准 则 。 Cain(1932) 声 称 可 以 识别 出 种 -面积 曲线 上 的 “转折 点 "(break) ,在 这 个 点 以 上 曲线 基本 变 平 ,这 个 “转折 点 "指示 出 群落 的 最 小 面积 。1938 年 他 意识 到 用 肉眼 观察 来 确定 这 个 “转折 点 的 位 置 依赖 于 两 个 坐标 轴 的 相对 尺度 ,并 提出 在 曲线 上 选择 这 样 的 点 使 曲线 在 该 点 处 的 斜 率 等 于 抽取 的 最 大 面积 时 的 种 数 - 面 积 比 ;1943 年 又 提出 上 述 斜 率 或 者 等 于 该 种 数 -面积 比 的 某 个 指定 部 分 。 当 然 ,这 个 方法 也 有 严重 的 问题 ,这 就 是 选择 的 最 小 面积 强烈 地 依赖 于 所 使 用 的 最 大 面积 , 即 这 个 最 大 面积 越 大 , 它 对 应 的 种 数 - 面 积 比 就 越 小 ,最 后 确定 的 最 小 面积 就 ¢ cols. = 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 越 大 。 Vestal 及 其 合作 者 最 初 用 种 -面积 曲线 上 变化 速度 最 大 的 点 来 指示 最 小 面积 ,但 以 后 (1943 年 ) 又 称 其 为 “有 效 样 地 大 小 ” ,因为 他 接受 了 Braun-Blanquet 将 “最 小 面积 "作为 “曲线 上 几乎 变 平 那 一 点 ”的 用 法 。 按 照 Cain 的 结论 , 即 这 里 求 出 的 点 依赖 于 画 曲 线 时 所 用 的 尺度 ,他 们 找到 了 另外 一 个 准则 。 对 不 同 大 小 的 样 方 中 较 常见 种 的 某 些 组 合 出 现 的 频 度 进行 研究 ,发 现 这 些 组 合 的 频 度 的 60% -80% 之 间 的 值 满意 地 指示 了 群落 的 “最 小 表现 面积 ,在 大 多 数 情 BLE , 它 应 该 "包括 被 认为 是 所 考虑 的 群落 片断 代表 的 所 有 的 种 或 足够 多 的 种 "。 稍 后 ,Vestal (1949) 又 基于 种 -面积 曲线 来 讨论 他 的 表现 面积 。 他 在 曲线 上 识别 出 两 个 点 ,其 面积 比 为 1:50, 而 种 数 比 为 1;2。 他 声称 几乎 总 是 可 以 找到 两 个 这 样 的 点 ;因为 他 认为 (在 面积 的 对 数 扩 度 上 ) 曲 线 是 S 形 的 ,有 时 可 能 会 有 两 对 这 样 的 点 ,为 了 消除 任何 可 能 的 模糊 性 ,他 认为 在 这 种 情况 下 应 该 取 曲 线 的 拐点 以 上 的 那 一 对 点 ,这 对 点 中 的 较 小 者 对 应 于 “最 小 表现 面积 , 较 大 者 对 应 于 “适当 大 小 的 群落 片断 "(fair-sized stand) 。 最 小 面积 定义 为 前 者 的 5 倍 ,或 者 后 者 的 1Z10。 Archibald\1949a) 认 为 "对 检查 优势 种 的 密度 从 而 更 准确 地 定义 群落 界限 所 必需 的 样本 大 小 等 于 对 最 丰富 种 给 出 95% 频 度 的 样 方 大 小 "。Archibald (1949b) 又 引入 了 群落 的 一 个 特征 面积 , 它 平 均 包 含 了 所 有 出 现 的 种 的 50% ,这 个 值 大 致 对 应 于 他 所 称 的 S 形 种 = 面积 曲线 上 的 拐点 。 然 而 ,不 能 将 这 个 面积 看 作 群 落 格局 尺度 的 一 个 毫 无 例外 的 指标 。 因 为 只 有 当 群 落 片断 足够 大 以 至 达到 了 种 -面积 曲线 变 平 的 部 分 ,这 时 该 面积 才 独 立 于 群落 片断 的 大 小 。 Archibald 本 人 的 大 多 数 数据 就 不 满足 这 一 点 ,而 对 适用 于 Fisher 等 (1943 ) 的 模型 的 植被 来 说 ,这 一 点 就 决 不 会 成 立 (Goodall,1952) 。 Tiixen 认为 随 着 样 地 面积 的 增加 ,物种 数目 达到 了 一 个 绝对 最 大 值 , 他 称 其 为 “完全 人 饱 和 “。 大 多 数 作者 得 到 了 不 同 的 结论 。 物 种 数目 的 增加 不 会 停止 ,尽管 常常 慢 下 来 。 问 题 是 如 何 来 定义 定性 的 MMA。 一 种 方法 是 确定 种 - 面积 曲线 上 的 弯曲 点 ( 即 弯 曲 程度 最 大 的 点 )。 Cain 和 Castro 提出 了 一 个 很 实用 的 解法 , 即 面积 增加 2 % 导致 物种 数目 增加 y% 的 样 地 大 小 ， 例如 面积 增加 一 倍 ,物种 数目 增加 10% 。Werger 认为 种 -面积 关系 符合 Fisher 等 (1943) 提 出 的 模型 ,用 几 个 野外 观测 值 计 算出 该 模型 的 参数 ,然后 将 曲线 外 推 到 1 hm2, 将 1 hm? 上 的 理 论 物种 数目 的 80% 期 望 出 现 的 面积 定义 为 最 小 面积 (Barkman,1989) 。 由 于 通过 种 -面积 曲线 确定 MMA 存在 很 多 困难 ,Moravec 应 用 了 相似 性 准则 , 即 如 果 二 个 样 地 是 有 代表 性 的 ,那么 它 的 区 系 组 成 就 不 应 该 与 同一 个 群落 中 相同 大 小 的 另 一 个 样 地 相 差 很 多 。 对 于 每 一 个 样 地 大 小 都 分 析 一 组 样本 ,并 计算 它们 的 平均 相似 性 。 当 这 个 平均 相似 性 随 着 样 地 大 小 的 增加 而 不 再 有 任何 增加 时 ,就 得 到 了 MA。 从 理论 上 看 ,这 个 方法 很 好 ,但 它 太 费时 间 了 。Dietvorst 等 (1982) 将 它 应 用 于 定性 和 定量 MMA, 并 将 它们 定义 为 平均 相似 性 达到 80% 时 的 样 地 大 小 (Barkman ,1989) 。 随 着 样 地 面积 的 每 一 次 加 倍 ,获得 的 信息 却 很 少 ,特别 是 与 消耗 的 时 间 相 比 。 因 此 ， Werger 提出 了 MMA 的 一 个 实用 的 定义 , 即 它 是 “这 样 一 个 样 地 大 小 , 当 样 地 进一步 扩大 时 ， 所 获得 的 信息 与 投入 的 时 间 相 比 显得 太 小 了 ”。 然 而 ,这 个 MMA 也 依赖 于 穿越 一 个 植物 群落 的 困难 程度 以 及 发 现 与 识别 所 有 物种 的 困难 程度 (Barkman 1989) 。 Coodall(1954b) 基 于 按照 不 同 间隔 设置 的 重复 样本 中 各 物种 的 一 个 定量 测度 值 的 同 质 性 ,提出 了 确定 最 小 面积 的 一 个 不 同 的 方法 。 他 提出 最 小 面积 就 是 这 样 一 个 “最 小 的 样 地 面 刘 灿 然 等 :群落 最 小 面积 的 概念 及 其 确定 方法 ge 积 , 即 各 重复 之 间 组 成 上 的 期 望 差 异 与 它们 之 间 相 隔 的 距离 无 关 , 即 这 个 差异 仅仅 是 由 随机 变异 引起 的 。 实 际 上 ,这 个 方法 是 对 格局 尺度 的 一 个 直接 考察 ,并 试图 确定 每 一 个 种 以 及 群落 片断 中 所 有 种 所 存在 的 格局 的 最 大 尺度 。 正 如 所 定义 的 ,最 小 面积 涉及 到 所 得 信息 的 仅仅 一 部 分 ,并 且 将 它 单 独 抽出 来 用 于 特殊 的 考虑 似乎 很 少 是 合意 的 (Greig-Smith,1983 ) 。 植被 的 同 质 性 可 以 为 最 小 面积 的 确定 提供 另外 一 种 途径 。 它 将 最 小 面积 定义 为 这 样 的 一 个 最 小 的 面积 , 即 群 落 片断 在 定义 群 丛 的 那些 特征 方面 是 同 质 的 。 这 使 人 们 摆脱 了 对 种 =- 面 积 曲 线 的 依赖 ,而 种 -面积 曲线 是 受 物 种 的 密度 - 分 布 影响 的 ;大 多 数 生态 学 家 都 认为 群 从 在 其 组 成 种 的 密度 -分 布 方面 可 能 变化 很 大 。 当 然 , 对 用 同 质 性 确定 最 小 面积 时 要 考虑 植被 的 哪些 特征 以 及 允许 多 大 的 变异 范围 都 依赖 于 所 采用 的 特定 的 分 类 原理 。 与 上 述 方法 类 似 的 一 个 方法 是 由 West 在 草地 中 用 来 确定 合适 样 方 大 小 (suitable quadrat size) 的 方法 。 他 根据 不 同 大 小 的 样 方 确定 总 基 面 积 的 分 布 ; 随 着 样 方 大 小 的 增加 ,该 分 布 变 得 不 那么 偏 斜 ,并且 减 小 了 方差 ,直到 样 方面 积 达到 2500 cm’; 随 着 样 方 的 增 大 ,它们 很 少 再 进 一 步 变化 。West 得 出 结论 ,对 于 这 种 类 型 的 植被 研究 来 说 ,2500 cm? 的 样 方 大 小 是 合适 的 。 很 少 意 识 到 的 一 点 是 ,不 管用 什么 方法 确定 ,最 小 面积 的 大 小 都 常常 明显 地 依赖 于 所 用 样 方 的 形状 。 由 于 长 而 窗 的 矩形 样 方 之 间 的 抽样 方差 通常 比 同 样 面积 的 方形 或 圆 形 样 方 的 小 ， 因此 ,用 和 矩形 样 方 确定 的 最 小 面积 很 可 能 小 于 用 方形 样 方 确定 的 (Goodall,1952 ) 。 2 生物 学 上 的 最 小 面积 Meijer Drees 引 人 了 两 个 新 的 概念 :中 为 了 保护 一 个 植物 群落 不 被 来 自 另 一 个 群落 的 物种 的 侵入 而 需要 的 最 小 面积 ;@ 一 个 群落 的 完全 更 新 所 需要 的 最 小 面积 ,他 称 其 为 更 新 最 小 面 fA” (regeneration minimum area, GMA), Pickett 和 Thompson(1978) 称 其 为 “最 小 动态 面积 ” (minimum dynamic area). Meijer Drees 并 没有 为 第 一 个 概念 起 一 个 名 字 ,Barkman Fr HW “HK 抗 最 小 面积 ”(resistance minimum area, RMA). Meijer Drees 认为 RMA 小 于 GMA。 这 两 个 都 属于 生物 学 上 的 最 小 面积 。Barkman 认为 必需 增加 第 三 个 BMA, 即 空间 最 小 面积 (Space min- imum areaySMA)。 这 三 个 BMA 在 大 小 上 按 下 列 次 序 增加 (Barkman 1989) : 《1) 空 间 最 小 面积 , 它 是 指 每 个 种 至 少 出 现 一 个 个 体 所 需 的 最 小 空间 , 像 定 性 MMA 一 样 ， 其 大 小 是 由 物种 的 数目 个 体 大 小 及 其 分 布 决定 的 。 因 此 ,可 以 假设 空间 BMA 与 定性 MMA 具有 同样 的 大 小 。 《2) 抵 抗 最 小 面积 , 它 是 指 这 样 一 种 最 小 面积 ,在 其 之 上 ,一 个 植物 群落 可 以 得 到 完整 和 典 型 的 发 育 。 每 一 个 植物 群落 都 有 一 个 边缘 区 ,在 这 个 边缘 区 上 ,可 能 存在 非典 型 种 ,而 不 存在 典型 种 。 如 果 有 一 个 边缘 缓冲 区 来 保护 其 中 心 不 受 所 有 外 来 影响 的 话 ,一 个 植物 群落 才 可 以 良好 地 发 育 。 抵 抗 最 小 面积 等 于 空间 最 小 面积 加 上 一 个 缓冲 区 ,其 大 小 依赖 于 两 者 。 《3) 更 新 最 小 面积 很 可 能 比 抵抗 最 小 面积 大 得 多 。 根 据 林 学 常识 每 个 树种 只 有 少数 几 株 是 种 树 。 因 此 ,在 一 个 小 的 森林 群落 中 生殖 水 平 可 能 很 低 。 作 为 密度 依赖 和 非 密度 依赖 因子 作用 的 结果 ,种 群 可 能 剧烈 地 振 功 。 作 为 非 密 度 依赖 因子 (包括 所 有 的 气象 因子 ) 作 用 的 结果 ， 小 种 群 比 大 种 群 面临 灭绝 的 风险 更 大 。 由 于 近 交 (inbreeding ) 的 结果 ,小 种 群 也 趋 于 退化 。 如 果真 是 这 样 的 话 ,这 就 意味 着 当 物 种 灭绝 后 还 能 迁 人 进来 ,并 且 不 断 有 外 来 基因 的 供应 时 ,小 的 植物 群落 才能 维持 下 去 。 因 此 ,如 果 一 个 植物 群落 比 更 新 最 小 面积 小 的 话 ,那么 需要 附近 有 一 个 更 大 的 相同 类 型 的 植物 群落 它 才能 生存 下 去 。 这 在 自然 保护 规划 中 是 应 该 考虑 的 重要 问 题 。 : 320 > 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 3 应 该 注意 的 问题 3.1 关于 方法 论 上 的 最 小 面积 Braun-Blanquet 学 派 确定 定性 MMA 的 经 典 方法 是 在 一 个 大 的 植物 群落 的 中 心 选 择 三 个 小 的 样 地 , 记 下 出 现 的 种 。 然 后 ,再 把 样 地 扩大 2、 4(5)、10…… 倍 , 样 地 每 扩大 一 次 ,都 记 下 新 出 现 的 种 。 样 地 是 梨 式 肉 套 的 ,为 了 不 致 在 一 个 方向 上 出 现 系 统 误 差 , 样 地 扩大 是 沿 着 螺旋 线 进行 的 。 通 常 样 地 大 小 在 草地 中 介 于 100 cm2 一 20 m? ,在 森林 中 介 于 1/4 或 1 一 200 m2。 然 后 , 依 算术 尺度 将 物种 数目 对 样 地 大 小 作 图 ,通过 观察 来 确定 曲线 上 最 大 弯曲 度 的 点 。 这 个 方 法 有 很 多 缺点 ,Barkman 对 其 作 了 修正 (Barkman ,1989 ) : (1) 样 地 大 小 的 跨度 应 该 更 大 ,草地 为 T 一 1000 m”* ,森林 为 100 ~ 10000 m2。Hopkins (1955) 用 了 1 一 400 m*, Kilburn(1966) Al T 1 一 900 m2; (2) 每 个 样 地 大 小 只 有 一 次 观察 是 很 不 充分 的 。 要 求 的 样 地 数目 取决 于 物种 数目 的 变异 程度 。 在 小 样 地 中 这 种 变异 最 大 ,因此 ,小 样 地 应 取得 多 一 些 ; (3) 根 据 经 典 的 方法 , 较 大 的 样 地 包含 了 较 小 的 样 地 ( 即 巢 式样 方 ) ,因此 ,调查 数据 在 统计 上 是 不 独立 的 。 并 且 结 果 强 烈 地 受到 最 小 的 样 地 所 处 位 置 处 的 物种 数目 的 影响 。 因 此 ,所 有 的 样 地 应 该 随机 设置 ,并且 相 互 独立 ; 《4) 如 果 没 有 更 多 的 时 间 来 研究 更 大 的 样 地 ,那么 就 会 冒 忽略 物种 的 风险 ， 并 且 观 察 到 的 种 -面积 曲线 的 饱和 性 也 是 不 真实 的 ; 《5) 种 -面积 曲线 上 最 大 弯曲 度 所 对 应 点 的 位 置 完全 依赖 于 所 用 坐标 轴 的 尺度 。 很 明显 ， 每 一 条 种 -面积 曲线 有 几 个 弯曲 点 ,在 非 对 数 尺度 上 每 次 只 能 观察 到 一 个 。 因 此 MRR 种 数 (S) 对 面积 的 对 数 (log4 ) 的 图 形 ,或 者 更 确切 地 说 ,S( 即 物种 数 的 变化 量 ) 对 logA 作 图 。 有 时 也 用 logS/AogA 图 形 , 但 这 并 没有 理论 上 的 优势 ， RMS T 7 ee burn, 1966). 3.2 关于 生物 学 上 的 最 小 面积 为 了 分 析 一 种 类 型 群落 的 各 种 BMA, 必 有 需 研究 该 类 型 大 量 的 群落 片断 。 要 分 析 空 间 最 小 面积 ,必需 满足 以 下 要 求 (Barkman ,1989 ) : (1) 群 落 片断 的 大 小 跨度 必需 很 大 ; (2) 群 落 片断 必须 是 可 比较 的 ,这 意味 着 它们 具有 相同 的 植物 地 理 区 、 相 同 的 土壤 类 型 . 相 同 的 水 文 条 件 、 相 同 的 年 龄 .相同 的 历史 以 及 相同 的 人 为 处 理 ; 《3) 这 些 群 落 片断 必须 是 互相 隔离 的 ; (4) 它 们 必须 是 由 不 同 的 植被 类 型 包围 的 ; 《5) 必 须 单独 研究 这 些 群 落 片 断 的 中 心 和 东西 .南北 各 边缘 。 更 新 最 小 面积 的 研究 要 困难 得 多 , 它 或 者 要 求 长 期 的 波动 研究 ,或 者 要 求 所 有 组 成 种 的 秋 群 动态 分 析 。 对 下 列 问题 的 回答 可 以 对 其 作出 粗略 的 评价 :群落 片断 中 的 哪些 种 是 有 性 繁殖 的 ? 不 育 个 体 与 丰产 个 体 的 比例 有 多 大 ? 是 否 存在 种 苗 和 幼 龄 个 体 ? 4 结语 群落 最 小 面积 是 一 个 一 直 存 在 着 争议 的 问题 。 它 最 早 受 到 Arrhenius (1921) 的 批评 ;以 后 又 多 次 受到 批评 并 被 重新 定义 (Goodall, 1952; Greig-Smith, 1983 ; McGuinness, 1984 ) , Greig- Smith(1983) 认 为 它 具 有 很 少 的 实用 价值 ,Hawkins 和 Hartnoll(1980) 则 认为 该 概念 很 少 能 够 给 出 新 的 信息 ,以致 于 现在 很 少 被 应 用 (McGuinness,1984) 。 尽管 如 此 ,群落 最 小 面积 的 概念 刘 灿 然 等 :群落 最 小 面积 的 概念 及 其 确定 方法 © S21 还 是 受到 了 很 多 学 者 的 重视 ,如 Hopkins(1957) ,Barkman(1988 ,1989)。 尤 其 是 在 生境 破碎 化 程度 日 益 严 重 的 今天 ,有 必要 正确 评价 群落 最 小 面积 问题 , 它 的 一 些 概念 及 方法 将 会 对 生物 多 样 性 保护 及 研究 起 到 重要 的 作用 。 参考 文 mw Archibald, E. E. A. 1949a. The specific character of plant communities. I. Herbaceous communities. . Journal of Ecology 37: 260 — 273 Archibald, E. E. A. 1949b. The specific character of plant communities. II. A quantitative approach. Journal of Ecology 37: 274 — 288 Arrhenius, O. 1921. Species and area.- Journal of Ecology 9: 95-99 Barkman,J.J.1988.A new method to determine some characters of vegetation structure. Vegetatio. 78: 81-90 Barkman,J.J.1989.A critical evaluation of minimum area concepts. Vegetatio. 85: 89-104 Cain, S. A. 1932. Concerning certain ecological concepts. Ecological Monographs. 2: 475 — 508 Dietvorst,P. , vander Maarel,E. and vander Putten, H. 1982. A new approach to the minimum area of plant communities. Vegeta- tio. 50: 77-93 Fisher, R.A. ,Corbert,A.S. and Williams, C.B. 1943.'The relation between the number of species and the number of individuals in a random sample of an animal population. Journal of Animal Ecology. 12: 42-58 Greig-Smith, P. 1983. Quantitative Plant Ecology. London: Blackwell Scientific Publications Hawkins, S.J.and Hartnoll,R.G.1980.A study of small scale relationship between species number and area on a rocky shore. Es- tuarine and Coastal Marine Science. 10: 201-214 Hopkins, B. 1955. The species-area relations of plant communities. Journal of Ecology. 43: 409 — 426 Hopkins, B. 1957. The concept of minimal area. Journal of Ecology. 45: 441-449 Kilburn, P. D. 1966. Analysis of the species-area relation. Ecology. 47(5): 831-843 Mc Guinness, K. A. 1984. Equations and explanations in the study of species-area curves. Biological Reviews. 59(3): 423 — 440 Pickett,S. T. A. and Thompson, J.N.1978. Patch dynamics and the design of nature reserves. Biological Conservation .13: 27 一 38 CONCEPTS OF COMMUNITY MINIMUM AREAS AND THEIR DETERMINATION METHODS Liu Canran , Ma Keping , Chen Lingzhi (Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093) Various concepts of community minimum areas and their determination methods are reviewed. Minimum areas can be divided into methodological minimum areas (MMAs) and biological mini- mum areas (BMAs). The former includes qualitative and quantitative MMAs, and the later in- cludes space minimum area, resistance minimum area and regeneration minimum area. MMAs have been studied for a long time, and there are many determination methods, most of which are of three types: species-area curve-based methods, frequency-area curve-based methods and vegetation homogeneity-based methods. Relatively fewer researches have been devoted to BMA’ s, and it is more difficult to study them. However,some concepts and methods of BMA’s are important to nature conservation,so this field necessitates further researches. > eee ae 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 ee ae ELS SS a a a Key words: Minimum area, Resistance minimum area, Speciesa-area curve, Frequency-area curve, Homogeneity , Community 倪 健 等 :生物 多 样 性 保育 和 全 球 变化 研究 中 的 陆地 生物 群 区 类 型 so 生物 多 样 性 保育 和 全 球 变化 研究 中 的 陆地 生物 群 区 类 型 fe 张 新 时 (中 国 科 学 院 植物 研究 所 ,北京 100093) WZ Biome (生物 群 区 ) 是 当今 生物 多 样 性 保育 和 全 球 变化 研究 中 的 一 个 重要 概念 ， 根 据 此 概念 的 发 展 , 评 述 了 9 个 重要 的 世界 陆地 生物 群 区 分 类 系统 ,并 根据 中 国 的 植被 分 类 和 区 划 ， 划分 了 在 中 国 的 生物 多 样 性 保育 和 全 球 变化 研究 中 所 需要 的 陆地 生物 群 区 类 型 。 关键 词 生物 多 样 性 全 球 变 化 ”陆地 生物 群 区 植物 功能 类 型 1 引言 生物 多 样 性 、 全 球 变化 和 可 持续 发 展 是 当今 世界 的 三 大 环境 热点 问题 ,80 年 代 以 来 ,它们 不 仅 受到 科学 界 的 重视 ,而 且 得 到 各 国政 府 组 织 和 社会 公众 的 极 大 关注 。 如 何 进行 生物 多 样 性 的 保育 ,如 何 研究 全 球 变化 对 自然 环境 、 社 会 环境 和 生物 多 样 性 的 影响 和 反馈 ,以 及 如 何 进 行 自然 和 社会 的 可 持续 发 展 ,已 日 益 迫 切 地 摆 在 了 人 们 的 面前 。 整个 地 球 是 一 个 由 陆 生 和 水 生 环境 所 组 成 的 巨大 区 域 , 从 极地 冰 盖 到 热带 森林 ,从 珊瑚 礁 到 深海 海沟 ,表现 出 极为 明显 的 差异 性 。 如 何 把 这 种 巨大 差异 变 成 一 种 有 序 的 、 可 管理 的 分 类 系统 ,是 生态 学 和 生物 地 理学 上 的 一 个 主要 问题 。 这 不 仅 具 有 理论 上 的 意义 ,而 且 在 当今 生物 多 样 性 的 管理 和 保育 以 及 全 球 变化 的 研究 中 起 着 根本 性 的 重要 作用 。 在 生态 学 中 ,已 经 创造 了 大 量 的 不 同名 词 来 帮助 进行 世界 环境 的 分 类 ,如 群落 (communi- ty)、 生 境 (habitat)、 生态 系 统 (ecosystem) 和 生物 群 区 (biome) 等 。Biome( 生 物 群 区 ) 是 生态 系 统 单元 中 的 最 高 层次 , 现 已 广泛 用 于 生物 多 样 性 和 全 球 生 态 学 的 研究 中 ,过 去 该 词 一 直译 作 “生物 群落 "或 “生物 群 系 ", 但 从 其 定义 来 看 均 不 确切 ( 张 新 时 ,1995)。Botkin 等 (1986 ) 的 Biome 定义 是 “包括 在 一 个 地 理 区 域内 的 \ 面 向 同一 气候 条 件 、 并 有 着 相同 生活 周期 气候 适应 性 与 自然 结构 的 优势 种 的 一 系列 生态 系统 "。Biome 是 “一 个 主要 的 陆地 或 海洋 的 生态 区 (如 ， 热带 雨林 生物 群 区 热带 海洋 生物 群 区 \ 巷 漠 生 物 群 区 \ 冻 原生 物 群 区 、 针 叶 林 生 物 群 区 等 ) ,是 一 系列 连续 的 生态 系统 ”(Rumbler 等 ,1989)。Watson 等 (1995) 更 明确 地 将 Biome 定义 为 “一 个 洲际 尺度 的 区 域 , 以 其 特殊 的 植被 和 气候 为 特征 ”。 可 见 ,Biome 是 具有 一 定 气 候 代 表 性 的 生态 系统 类 型 的 区 域 , 故 可 译 为 "生物 群 区 ” ,以 表示 其 中 既 有 类 型 的 概念 ,也 有 区 域 的 意义 ( 张 新 时 ,1995) 。 生 物 群 区 是 以 植物 功能 类 型 (plant functional types,PFTs) 的 特殊 组 合 为 特征 的 ， 例如 ,北方 针 叶 林 是 以 北方 针叶树 与 不 耐 荫 的 北方 夏 绿 乔木 占 优 势 ; 稀 树 草原 则 是 典型 的 雨 绿 乔 木 与 热带 C4 多 年 生 禾 草 的 混合 体 。 它 不 仅 包 括 植 物 区 系 , 也 包括 动物 区 系 在 内 ,将 Biome 译作 "生物 群 区 较 强 调 了 “地带 性 "的 原则 。 2 世界 陆地 生物 群 区 分 类 一 般 来 说 ,陆地 生物 群 区 通常 被 占据 陆地 环境 优势 的 植被 类 型 (外 貌 ) 所 定义 (Stolz 等 ， 1989 ) ,植被 类 型 影响 着 气候 和 土壤 结构 , 刻 划 出 特殊 的 生物 群 区 特征 ,而且 陆 生 植被 同 大气 中 的 0 水 和 CO, 迅速 交换 ,影响 着 大 气 中 CO. 的 浓度 ,植被 土壤 和 大 气 是 相互 影响 和 作用 +. See, * 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 的 。 人 们 很 里 就 认识 到 植被 和 气候 的 关系 并 试图 进行 世界 植被 分 类 ,在 18 世纪 ,人 们 便 通 过 旅行 了 解 植 被 与 环境 的 知识 ;到 了 19 世纪 ,早期 的 植物 地 理学 就 已 较 好 地 描述 过 世界 主要 植 被 类 型 的 分 布 与 气候 的 对 应 性 或 相关 性 ,如 在 Von Humboldt 和 Bonpland(1805) 所 著 的 “植物 地 理学 基础 ”一 书 中 首先 描述 了 植物 外 犁 与 气候 ` 地 理 因 子 的 相关 性 ,而 后 ,Von Humblod, Griesbach,Schouvw,Meyen ,De Candolle, Warming , Schimper 等 作 了 进一步 的 研究 ,都 强调 了 环 境 因子 在 植物 分 布 上 的 重要 性 ( 转 引 自 王 伯 苏 ,1987)。 这 些 早 期 方法 导致 了 更 正规 的 分 类 技术 的 发 展 , 即 根据 自然 发 生 的 群落 的 结构 和 功能 来 划分 陆地 环境 ,包括 两 个 方面 ,首先 是 根据 优势 植被 类 型 的 自然 结构 来 划分 系统 , 称 为 “外 瑶 法 ” ,其 次 是 利用 环境 变量 来 描述 自然 植被 (Watson 等 ,1995 ) 。 Koppen(1884) 提 出 了 一 个 以 生理 学 的 植物 分 类 为 基础 的 生物 气候 分 类 方法 ,是 以 温度 、 雨量 的 年 平均 值 及 其 年 变化 为 依据 的 来 划分 主要 气候 带 , 以 试图 代表 主要 植被 带 。Rubel (1930) 较 早 地 用 气候 界限 来 描述 世界 植被 ,将 世界 植被 划分 为 28 个 群 系 岗 ,该 相关 模型 提供 了 足够 的 数据 ,可 从 其 表格 数据 及 世界 气候 数据 库 产生 一 个 预测 的 世界 植被 计算 机 图 。Troll 和 Paffen(1964) ,Troll(1966) 出 版 了 一 个 季节 气候 的 世界 地 图 ,将 世界 划分 为 5 个 基本 生物 气 候 区 以 及 极地 / 副 极地 和 冷 / 温 北方 区 ,提供 了 许多 气候 界限 值 和 世界 季节 气候 图 及 其 代表 的 潜在 植被 类 型 。Ellenberg 和 Mueller-Dombois(1967) 的 世界 植被 分 类 , 共 把 世界 植被 分 为 7 个 群 系 岗 。Whittaker(1975) 将 世界 的 主要 植被 类 型 转 置 于 年 平均 气温 与 年 降水 量 的 图 表 上 , 显 示 了 植被 类 型 按 气 候 梯 度 分 布 的 格局 。 最 著名 的 植被 一 气候 分 类 系统 之 一 是 Holdridge 于 本 世纪 中 期 发 展 起 来 的 生命 地 带 分 类 系统 (Holdridge,1947,1967) ,该 系统 发 展 于 热带 地 区 ,近来 应 用 到 全 球 ,受到 普遍 重视 ; Ud- vardy《〈1975) 建 立 了 世界 生物 地 理 生 物 群 区 分 类 。80 年 代 以 来 , 随 着 生物 群 区 和 植物 功能 型 概念 的 发 展 ,Olson 等 (1983,1985) 建 立 了 一 个 全 球 生态 图 ,描绘 了 世界 主要 生态 系统 类 型 ; Matthews (1983) 将 世界 植被 主要 生态 系统 划分 为 32 个 类 型 ; Bailey (1989a,b) 建立 了 大 陆 生 态 区 域 ; Woodward (1986 ,1992) , Woodward 等 (1987) 发 展 了 基于 极端 最 低温 度 年 降水 量 和 水 分 平衡 的 预测 世界 主要 植被 类 型 分 布 界限 的 模型 ;Stolz 等 (1989 ) 建 立 了 一 个 粗放 的 陆地 生物 群 区 系统 ; Neilson 等 (1989,1991) 建 立 了 一 个 简单 的 大 陆 尺 度 上 的 生物 群 区 ,并 进行 了 对 全 球 变化 反应 的 研究 ; Prentice (1990 ) 分 析 研 究 了 Holdridge, Thornthwaite, Koppen, Troll 和 Paffen 几 种 分 类 系统 后 ,将 植被 与 气候 耦合 起 来 ,根据 观测 的 植被 类 型 和 气候 分 类 系统 , 重 新 定义 了 生物 气候 分 类 方案 。Prentice 等 (1992) 建 立 了 一 个 全 球 生物 群 区 模型 ， Box(1981 ， 1987) 发 展 了 描述 植物 类 型 与 气候 变 量 关系 的 T: VS1 模型 ,Box(1995) 发 展 了 基于 植物 和 植 锌 功能 类 型 特征 的 全 球 潜在 优势 植被 型 模型 ,着 重 强调 气候 的 植物 生理 生态 机 制 和 植被 的 牺 候 一 外 貌 生活 型 ,具有 广泛 的 应 用 前 景 ; Running 等 (1994) 基 于 简单 的 、 可 观测 的 、 明 确 的 植 被 结构 特征 ,以 及 能 用 遥感 手段 检测 并 且 植 被 分 级 可 直接 转换 成 全 球 气 候 和 生物 地 球 化 学 感 兴趣 的 生物 物理 参数 ,提出 一 个 新 的 全 球 植被 分 类 推理 ,可 用 于 全 球 生物 群 区 分 类 。 这 都 是 值 得 密切 注意 的 。 2.1 Holdridge 系统 Holdridge 的 生命 地 带 分 类 系统 是 由 生物 温度 、 降 水 和 可 能 蒸 散 率 各 以 60" 角 相交 所 构成 的 等 边 三 角形 图 解 来 决定 植被 的 位 置 的 一 种 图 式 (Holdridge,1947,1967) , 它 是 根据 某 一 地 区 倪 健 等 :生物 多 样 性 保育 和 全 球 变化 研究 中 的 陆地 生物 群 区 类 型 2 的 气候 指标 来 估 测 植被 类 型 ,并 用 以 表示 全 球 生物 群 区 分 布 格局 的 较 早 的 植被 一 气候 分 类 模 型 。 由 这 三 个 变量 的 梯度 构成 的 三 角形 及 其 界限 在 三 角形 内 所 分 割 的 30 个 蜂窝 状 的 六 角形 小 单位 即 是 各 个 植物 群落 所 代表 的 生命 地 带 及 其 相应 气候 指标 的 组 合 。 张 新 时 等 (1993)、 张 新 时 (1993) 根 据 中 国 的 情况 对 此 模型 的 部 分 指标 、 界 限 或 类 型 进行 了 适当 的 修正 ,尤其 是 水 平 地 带 上 有 暖 温带 与 亚热带 的 热量 界限 及 雪线 界限 等 ,得 出 了 36 个 世界 生命 地 带 类 型 。 近年 来 的 研究 表明 ,在 计算 植物 群落 与 气候 关系 的 不 同方 法 中 ,Holdridge 的 方法 被 某 些 环境 学 家 认为 是 最 精细 和 优良 的 植被 一 气候 分 类 系统 ; 生态 学 家 对 这 一 方法 也 有 较 高 的 评 价 ,因为 这 一 方法 可 以 根据 某 一 地 区 的 平均 月 气温 和 年 降水 值 气候 指标 来 估 测 其 植被 类 型 ,并 用 以 表示 生物 群 区 的 分 布 格局 ,特别 是 在 近年 来 研究 全 球 变化 对 生态 系统 影响 的 评价 中 ， Holdridge 的 系统 被 广泛 用 于 测试 陆地 生态 系统 复合 体 分 布 对 模拟 的 气候 变化 的 敏感 程度 及 预测 大 气 CO, 倍增 条 件 下 的 植被 和 碳 库 变 化 格局 (Post 等 ,1982; Emanuel 等 ,198$a,b; Pren- tice, 1990 , Leemans, 1989, 1990; Henderson-Sellers, 1991, 1993; Cramer 等 ,1993; Zhang 等 ， 1993; 张 新 时 等 ,1993; Fk PAT, 1993). 尽管 Holdridge 生命 地 带 分 类 系统 已 在 许多 地 区 以 至 全 球 应 用 ,但 仍 没 有 形成 一 个 联系 植 被 与 气候 的 完全 满意 的 方案 。Holdridge 生命 地 带 分 类 系统 还 存在 一 些 不 足 , 首 先 AREER 没有 得 到 反映 , 即 该 系统 中 水 平生 命 地 带 和 山地 生命 地 带 的 定量 量度 相同 ,而 这 仅 是 由 于 二 者 生物 温度 的 等 值 性 ,并 未 考虑 在 季节 温度 和 日 照 长 度 等 方面 的 差异 ; HM, Holdridge 生命 地 带 分 类 系统 的 过 渡 区 被 考虑 成 生物 气候 镰 舱 在 同样 的 可 能 蒸 散 率 边 界 ,这样 气 候 被 定义 在 该 图 形 三 角 中 是 作为 菱形 而 不 是 六 角形 ; 第 三 ,年 生物 温度 是 从 月 平均 温度 而 不 是 从 更 短 的 时 间 尺 度 ( 如 天 、 小 时) 上 计算 的 ; 第 四 ,该 系统 用 30 习作 为 计算 生物 温度 的 上 限 ,而 月 平均 温度 30 忆 和 31 的 面积 在 可 能 蒸 散 值 上 不 合理 的 差异 使 得 温度 上 限 无 法 使 用 ,在 全 球 4"X5" 的 网 格 点 上 很 少 有 或 没有 这 样 高 的 月 平均 温度 ,因此 如 果 分 辩 率 更 好 或 考虑 扰动 气候 的 话 ,应 用 该 系统 时 要 慎重 ; 最 后 ,用 生物 温度 18 尼 作为 副热带 和 暖 温带 的 冰 线 也 不 是 对 任何 地 区 都 适 应 的 。 2.2 Udvardy 系统 Udvardy(1975) 的 世界 生物 地 理 生 物 群 区 分 类 (classification of biogeographical biomes) , 提供 了 一 个 大 部 分 基于 地 理学 和 洪 在 植被 的 一 般 性 分 类 ,来 描述 生物 地 理 区 域 (biogeograph- ical regions) ,生物 省 (biotic provinces) 和 生物 群 区 (biomes )MAHi. KRABBAA RAAB 地 理 的 方法 以 刻 划 全 球 生物 多 样 性 特征 ,在 该 系统 中 , 顶 极 群落 的 结构 首先 被 用 来 区 分 一 个 生 物 地 理 省 ,用 特殊 的 植物 和 动物 区 系 的 存在 来 确定 边界 , 它 把 陆地 系统 分 成 8 个 生物 地 理 区 ， 193 个 省 。 在 过 去 的 十 多 年 里 ,由 该 系统 所 编制 的 世界 生物 群 区 图 被 IUCN 和 UNESCO J fF 主要 的 全 球 生物 地 理 标 准 ,并 在 生物 多 样 性 的 保育 规划 中 ,阐述 了 全 球 保 护 区 在 这 些 生物 地 理 省 中 的 分 布 (Groombridge,1992; Watson 等 ,1995) 。 热带 潮湿 森林 Tropical humid forests 亚热带 /温带 雨林 / 朴 林 Subtropical/Temperate rainforests/Woodlands 温带 针 叶 林 / 足 林 Temperate needle-leaf forests/Woodlands A tir F FE AK /HEAK Tropical dry forests/Woodlands iia ti he] 4+ HK Temperate broad-leaf forests 常 绿 便 叶 林 Evergreen sclerophyllous forests : 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 暧 荒 漠 / 半 匾 漠 Warm deserts/Semi-deserts 热带 草地 / 稀 树 草原 Tropical grasslands/Savannas 温带 草地 Temperate grasslands 混合 岛屿 系统 Mixed island systems 苦 原 群落 Tundra communities 混合 山地 系统 Mixed mountain systems 寒冬 荒漠 Cold-winter deserts 湖泊 系统 Lake systems 2.3 Olson 系统 Olson 等 (1983) 的 全 球 生 态 图 ,描绘 了 1980 年 的 世界 主要 生态 系统 类 型 ,所 列 的 区 域 或 多 或 少 都 带 有 预测 的 性 质 ,根据 每 个 国家 活 植被 中 每 单位 面积 碳 量 的 估计 ,对 主要 生态 系统 类 型 按 国家 进行 了 分 类 。Olson 等 (1985) 发 展 了 一 个 基于 优势 农业 \ 洪 在 植被 数据 、 同 期 陆地 调查 和 研究 地 生物 量 数据 的 全 球 生态 系统 图 ,他们 定义 了 7 个 大 组 ,分 成 44 PRR AAS MSE, aH 率 为 0.53 x0.5 栅 格 。 虽 然 分 辩 率 较 高 ,但 赤道 上 的 一 个 栅 格 也 将 包括 3000 km2( 相 当 于 55 km 55 km 的 方 格 ) ,这 限制 了 在 国家 水 平 上 的 应 用 。 该 系统 的 价值 之 一 是 试图 处 理 过 渡 系 统 和 于 扰 系统 ,并 增加 了 碳 贮存 和 全 球 碳 循环 的 研究 。 系 统 中 的 植被 数据 已 被 Prentice 等 《1992) 运 用 到 全 球 生物 群 区 模型 中 。 热带 山地 Tropical mountains 常 绿 Eq. evergreen 热带 于 旱 森 林 Tropical dry forest 寒 草地 / 灌 从 Cold grass/shrub 暖 草 地 / 灌 丛 Warm grass/shrub 中 度 放牧 Med. grazing 热带 稀 树 草原 Tropical savanna 矮小 密 灌 丛 Low scrub “EF 54K AR HK Semiarid woods 肉质 灌 丛 Succulent thams vb Tic HE Sand desert 热 荒漠 Hot desert 海滨 边缘 Coastal edges 红 树 林 Mangroves 草本 沼泽 Marsh swamp 石楠 灌 丛 Heatha maars 18 HE ,沼泽 木 本 朴 林 Bogs,bog woods Re Bt AR /AR AR Warm field/Woods 冷 木 本 /草本 Cool woods/Fields 暧 木 本 /草本 Warm woods/Fields 冷 草本 / 木 本 Cool field/Woods Be 4e FA Warm farms 倪 健 等 :生物 多 样 性 保育 和 全 球 变化 研究 中 的 陆地 生物 群 区 类 型 * 32k = Be HEE Warm irrigated 水 稻田 Paddyland 冷 灌 溉 于 旱地 Cool irrigated drylands 冷 耕 地 Cool crops % Fic ¥ Cool desert 寒 灌 溉 Cold irrigated i 4th Warm conifer #% hi 1 Braodleaved evergreen 暖 落叶 Warm deciduous Be YB 2 Warm mixed 冷 混 交 Cool mixed 针 叶 Cool conifer 西伯 利 亚 稀 树 草 原 Siberian parks 主 泰 加 林 Main taiga ; 南 泰 加 林 Southern taiga 北 泰 加 林 Northern taiga AR AE HE DAK Wooded taiga JR Tundra 石 荒漠 Rock desert 极地 荒漠 Polar desert 南极 Antactica 冰 Ice 水 Water 2.4 Matthews 系统 Matthews( 1983) 4 HF FE & ERE 1b A + Hh A FB 5 eH EN, #8 HE UNESCO( 1973) ) 的 世界 植被 分 类 方案 ,将 世界 植被 主要 生态 系统 划分 为 32 个 类 型 ,并 估算 了 其 面积 。Prentice (1990) 分 析 了 该 系统 中 29 种 主要 植被 型 生物 群 区 与 气候 的 密切 关系 。 2 HF Fe Se EN AK , 红 树 林 Tropical evergreen rainforest,mangrove forest Bh Hy / We BAF HF SR Ei NAT AK Tropical/subtropical evergreen seasonal broad-leaved forest WA HF HF AR EN AK Subtropical evergreen rainforest 温带 / 亚 极 地 和 常 绿 雨 林 - Temperate/subpolar evergreen rainforest 温带 常 绿 季 节 阔 叶 林 , 夏 雨 Temperate evergreen seasonal broad-leaved forest,summer rain 常 绿 阔 叶 硬 叶 林 , 冬 雨 Evergreen broad-leaved sclerophyllous forest, winter rain 热带 /亚热带 常 绿 针 叶 林 TropicalMsubtropical evergreen needle-leaved forest 温带 / 亚 极 地 和 常 绿 针 叶 林 Temperate/subpolar evergreen needle-leaved forest 热带 /亚热带 干旱 落叶 林 Tropical/subtropical drought-deciduous forest 寒 落叶 林 , 含 常 绿 树 Cold-deciduous forest, with evergreens 寒 落叶 林 ,不 含 常 绿 树 Cold-deciduous forest, without evergreens =e #K /Hit PK Xeromorphic forest /woodland - 328 ° 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 #6 RRA HY ABH BEAK Evergreen broad-leaved sclerophyllous woodland #6 BR Et HY Hi AK Evergreen needle-leaved woodland Sh He / TL He FF YR BEAK Tropical/subtropical drought-deciduous woodland FE ¥% MH Hi MK Cold-deciduous woodland A BR RH EDA Hh / DA, 2h Se BE A HH Evergreen broad-leaved shrubland/thicket, ever- green dwarf shrubland 常 绿 针 叶 或 小 时 灌 从 地/ 密 灌 从 Evergreen needle-leaved or microphyllous shrubland/thick- et 于 旱 落 叶 灌 丛 地 / 密 灌 从 Drough-deciduous shrubland/thicket 寒 落叶 亚 高 山 / 亚 极地 灌 丛 地, 寒 落 叶 矮 灌 丛 地 Cold-decious subalpine/subpolar shrub- land, cold-deciduous dwarf shrubland AE HE DA Hh /6 HE Ah Xeromophic shrubland/dwarf shrubland 1th /m ww BR, BAYES Arctic/alpine tundra, mossy bog m/ P/E HY, Be 10% ~ 40% AY AK A MH Tall/medium/short grassland with 10% 一 40 % woody tree cover "P/E Hh, te << 10% BY A AM HH Tall/medium/short grassland with <10% woody treecover or tuft-plant cover 高 /中 /$ Et Hb , BE EMEA Tall/medium/short grassland with shrub cover 高 草地 ,无 木 本 覆盖 Tall grassland,no woody cover 中 草地 ,无 木 本 覆盖 Medium grassland,no woody cover 草 旬 , RE Hh, FCA ARB Meadow ,short grassland,no woody cover 杂 类 草 群 系 Forb formations jit % Desert 冰 Ice 耕地 Cultivation 2.5 Bailey 系统 气候 仅 是 自然 环境 的 一 种 组 分 , 仅 能 用 来 预测 潜在 生态 系统 类 型 ,为 了 气候 模拟 和 资源 管 理 的 目的 ,很 有 必要 为 分 类 系统 增加 其 他 因子 ,如 土壤 条 件 和 土地 利用 ,利用 多 变量 的 结合 ,如 生境 类 型 气候 土地 利用 等 来 进行 生物 群 区 分 类 (Watson 等 ,1995) 。 Bailey(1981) ,Bailey 和 Hogg(1986) 把 自然 环境 结合 到 分 类 系统 中 ,以 界定 一 系列 全 球 生 态 区 域 。 该 系统 利用 详细 的 生物 气候 分 类 和 景观 的 几 个 特征 ,如 陆地 类 型 (土壤 类 型 ,水 系 格局 ) 和 海拔 高 度 ,区 分 相似 群 落 的 一 般 模 式 。 随 着 变量 数目 的 增加 ,建立 了 更 详尽 的 区 域 分 类 ,Bailey(1989a,b) 的 大 陆 生 态 区 域 (ecoregions of the Continents ) 表 示 了 基于 现 有 气候 和 植被 数据 的 区 域 尺度 上 全 球 生态 系 统 的 分 布 ,其 描述 生态 系统 所 用 的 三 个 等 级 水 平 是 4 个 域 (domains) ,30 个 区 (divisions) 和 96 个 省 (provinces) ,并 意图 从 生态 学 的 角度 划分 相似 地 区 的 界限 ,以 预测 管理 或 全 球 变化 的 影 啊 。 该 系统 把 生态 系统 的 复合 体 定义 为 大 的 生物 群 区 类 型 ,因此 描绘 了 普遍 意义 上 全 球 生 态 系统 的 分 布 ,由 此 可 计算 出 每 个 区 域 的 面积 和 占 全 球 陆地 面积 的 百分数 (Groombridge,1992 )。 极地 域 Polar Domain 冰 盖 Icecap 倪 健 等 :生物 多 样 性 保育 和 全 球 变化 研究 中 的 陆地 生物 群 区 类 型 “29 - 冰 盖 (山地 )Icecap (M) # JR Tundra 3 JR (i dt) Tundra (M) 亚 北 极 Subarctic 亚 北 极 ( 山 地 )Subarctic (MD) 湿润 温带 域 Humid Temperate Domain i K hii Warm continental Be BR ( Lu Ht ) Warm continental (M) 热 大 陆 Hot continental 热 大 陆 ( 山 地 )Hot continental (M) 亚热带 Subtropical 亚热带 (山地 )Subtropical (MD) 海洋 Marine 海洋 (山地 )Marine (M) 1 普 列 利 Prairie 普 列 利 ( 山 地 )Prairie (M) 地 中 海 Mediterranean 地 中 海 ( 山 地 )Mediterranean (MD) 干旱 域 Dry Domain 热带 /亚热带 草原 Tropical/Subtropical steppe 热带 /亚热带 草原 (山地 )Tropical/Subtropical steppe (M) 热带 /亚热带 荒漠 Tropical /Subtropical desert 热带 /亚热带 荒漠 (山地 )Tropical/Subtropical desert (MD) 温带 草原 Temperate steppe 温带 草原 (山地 )Temperate steppe (M) 温带 匾 漠 Temperate desert 温带 荒漠 (山地 )Temperate desert (M) 潮湿 热带 域 Humid Tropical Domain 稀 树 草原 Savanna 稀 树 草原 (山地 )Savanna (M) 雨林 Rainforest 雨林 (山地 )Rainforest (M) 2.6 Woodward 系统 Woodward(1986) , Woodward 和 Williams(1987) 研 究 了 全 球 和 局 部 尺度 上 气候 对 植物 分 布 的 生理 生态 机 理 的 影响 ,在 全 球 尺 度 上 利用 极端 最 低温 度 、 年 降水 量 和 水 分 平衡 预测 了 世界 上 和 主要 植被 类 型 的 分 布 界限 ,与 现 有 观测 的 植被 类 型 有 相当 好 的 相关 性 ( 表 1)。 并 建立 了 一 个 世界 性 模型 ,预测 了 CO, 加 倍 后 的 植被 变化 情况 ,讨论 了 对 生物 多 样 性 的 影响 (Woodward , 1992 ) 。 a 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 表 1 Woodward 基于 最 低温 度 、 年 降水 和 水 分 平衡 的 植被 类 型 28 AK thd BE (CT ) 年 降水 量 (mmy) 植被 类 型 1 >0 >600 #8 & , WA t+ Evergreen, broadleaf 2 之 0 之 600 ¥% it , fal Mt Deciduous, broadleaf 3 >0 <600 Ft Sth /#E AA Grassland/shrub 4>-15,<0 之 600 常 绿 , DUR HE , M+ Evergreen, frost resistant,broadleaf a= — 15, <0 <0 <600 草地 / 灌 丛 Grassland/shrub bre 40 <= 15 <<—15 之 600 ¥4 "1 , Wl 4+ Deciduous, broadleaf = — 40S — 15 < <600 草地 / 灌 丛 Grassland/shrub 8 < -—40 之 400 常 绿 或 落叶 , 针 叶 Evergreen or deciduous, needle leaf 8 三 和 <400 草地 / 灌 丛 Grassland/shrub 2.7 Stolz 系统 Stolz 等 (1989) 建 立 了 一 个 粗放 的 陆地 生物 群 区 (Terrestrial biomes) 系 统 , 主 要 是 依据 植 被 类 型 的 外 瑶 来 划分 陆地 生物 群 区 。 与 其 他 分 类 不 同 的 是 ,该 系统 将 岩石 . 冰 和 沙 ,耕地 ,城市 分 别 作为 一 种 生物 群 区 类 型 ,突出 了 植被 特征 之 外 的 非 生物 和 人 工 生 物 群 区 类 型 。 该 陆地 生 物 群 区 系统 如 下 : 热带 雨林 Tropical rain forest #4 #7 2 TAK Tropical seasonal forest int "7 # 2k HK Temperate evergreen forest 温带 落叶 林 Temperate deciduous forest 北方 林 Boreal forest Bit Pk A HE AA Woodland and shrubland 稀 树 草原 Savanna 温带 草地 Temperate grassland 若 原 和 高 山 草 甸 Tundra and alpine meadow 充 漠 小 灌 丛 Desert scrub 岩石 ` 冰 和 沙 Rock,ice,and sand 耕地 Cultivated land 城市 Urban 2.8 Prentice 模型 Prentice 等 (1992) 建 立 了 一 个 全 球 生物 群 区 模型 ,从 植物 生理 和 优势 度 .土壤 特性 及 气候 来 预测 全 球 植被 格局 ,共产 生 了 17 个 生物 群 区 类 型 。 主 要 驱动 变量 是 最 冷 月 平均 温度 大 于 a 的 年 积温 、 同 季节 降水 相关 的 干燥 指数 和 土壤 有 效 水 含量 ,将 优势 植物 类 型 合并 后 划分 了 全 球 生 物 群 区 。 该 模型 将 有 助 于 评价 未 来 气候 变化 对 潜在 自 然 植被 格局 土地 表面 特征 和 陆 地 碳 贮存 的 影响 ,以 及 分 析 过 去 气候 变化 对 这 些 变量 的 影响 。 热带 雨林 Tropical rain forest 热带 季节 林 Tropical seasonal forest 热带 干旱 林 / 稀 树 草 原 Tropical dry forest/savanna Wd OH ef 2k / WE EL 26 HK Broad-leaved evergreen/warm mixed forest 温带 落叶 林 Temperate deciduous forest 冷 混 交 林 Cool mixed forest 倪 健 等 :生物 多 样 性 保育 和 全 球 变化 研究 中 的 陆地 生物 群 区 类 型 + 3 冷 针 叶 林 Cool conifer forest 北方 林 Taiga 寒 混 交 林 Cold mixed forest 寒 落叶 林 Cold deciduous forest 于 旱 朴 林 / 密 灌 丛 Xerophytic woods/scrub 暖 草地 / 灌 丛 Warm grass/shrub 冷 草 地 AE AA Cool grass/shrub JR Tundra 热 荒漠 Hot desert >£ Fit G Semidesert 冰 / 极 地 荒漠 Ice/polar desert 2.9 Box 系统 Box(1981) 分 析 了 多 个 气候 变量 与 多 种 生活 型 的 相关 性 ,在 此 基础 上 得 出 了 90 个 陆地 植 物 生 长 型 及 其 气候 模型 ,提供 了 一 套 被 结构 和 季节 变化 (物候 一 外 瑶 ) 所 限定 的 世界 生态 植物 型 ,形成 了 一 个 全 球 生 物 群 区 模型 。 然 而 ,这 些 植被 或 植物 的 生态 外 狐 生 长 型 仅仅 被 气候 所 限 定 ,未 能 完全 符合 生理 学 家 和 模拟 者 的 要 求 ,也 未 被 大 家 所 普遍 接受 。 随 着 IGBP 对 植物 功能 类 型 (Plant Functional Types PFTs ) 的 定义 和 植物 功能 型 分 类 的 发 展 (Grime,1993; Smith 等 ,1993) ,Box(1995) 在 确定 限制 陆地 植物 型 ,尤其 是 树木 类 型 的 主要 环境 因子 及 其 生理 机 制 的 基础 上 ,构建 了 一 个 世界 光 在 优势 植被 类 型 的 模型 ,以 估 测 所 需要 的 最 小 植被 类 型 数量 。 这 些 主要 气候 变量 是 最 热 月 均 温 、 最 冷 月 均 温 、 最 冷 月 平均 最 低温 度 、 绝 对 最 低温 、 年 生物 温度 月 均 温 的 年 变 幅 、 年 均 降 水 .最 高 月 均 降 水 量 、 最 低 月 均 降 水 量 、 最 热 月 平均 降水 、 年 水 分 指数 (降水 /可 能 蒸 散 ) ,限制 植物 和 植被 分 布 的 主要 气候 机 理 表 现在 植物 对 极端 温度 的 耐 受 力 \ 在 寒冷 气候 里 对 温暖 的 需求 \ 对 短期 于 旱 脱水 的 耐 受 性 及 对 长 期 的 水 分 效 率 和 平衡 的 适应 性 。 由 此 产生 了 世界 物候 一 外 瑶 生 物 群 区 类 型 及 其 相关 的 优势 植物 型 ,大约 有 40 个 基于 气候 和 功能 特征 的 全 球 潜 在 优势 植被 类 型 , 葛 定 了 鉴别 可 能 的 基本 植物 和 植被 功 能 型 的 可 靠 基 础 。 1 .热带 雨林 Tropical Rainforests — 热带 雨林 (低地 ) Tropical Rainforest (lowland) — 热带 山地 雨林 Tropical Montane Rainforest — 热带 亚 高 山 ( 云 ) 森 林 Tropical Subalpine (cloud) Forest — 亚热带 雨林 Subtropical Rainforest BD BR />E FS BR BRAK / BAK AE YA. Raingreen/Semi-Evergreen Forests/Woodland/Shrub — 热带 半 常 绿 森 林 Tropical Semi-Evergreen Forest — 两 绿 森 林 Raingreen Forest — 雨 绿 灌 丛 (包括 山地 ) Raingreen Shrub (incl. montane) . 6 Be At AK Evergreen Broad-Leaved Forests — 热带 干 常 绿林 Tropical Dry Evergreen Forest — #5 eft $k Evergreen Broad-Leaved Forest — 地 中 海 常 绿林 Mediterranean Evergreen Forest iD WwW * g02 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 — YA HF Hf SR A+ AK Cool-Temperate Eveergreen BL Forest — Wh Hb Hf RAH AK Subpolar Evergreen BL Forest . a AS BD PK ( AE RA + AEB 6/4 HH) Temperate Rainforest (evergreen BL/mixed/NL) . ARMA AKA HAM Summergreen BL Forests amd Woods — 324% ha 14k Summergreen Broad-Leaved Forest — Baha HLA Summergreen Broad-Leaved Woodland — WAR Hh SAR aH AK Subpolar Summergreen BL Forest . Et IY 8 BR AK /t PK Needle-Leaved Evergreen Forests/Woods — 于 旱 针 叶 林 Dry Conifer Forest — 地 中 海 针 叶 林 Mediterranean Conifer Forest — 北方 针 叶 林 ( 常 绿 , 包 括 于 旱 ) Boreal Conifer Forest (EG,incl. dry) — WER He /W LU et A Hi AK Subpolar/Subalpine Conifer Woodland | 7. ERE MH (9% HS ) AK /i PK Summergreen Needle-Leaved (larch) Forest/Woods 3: 10 I {2.: aS: 14. ke 和 . 亚 湿 涧 疏 林 / 灌 从 Subhumid Woodlands/Shrub — 半 稼 绿 于 旱 朴 林 / 灌 丛 Semi-Evergreen Dry Woodland/Shrub — 地 中 海 疏 林 / 灌 从 Mediterranean Woodland/Shrub 灌 丛 地 (季节 的 / 常 绿 ) Shrublands (seasonal /evergreen) .草地 Grasslands — 热带 稀 树 草原 Tropical Savanna — 温带 草地 Temperate Grassland — 冷 沿 海草 地 Cool-Maritime Grassland 热带 高 山 植被 Tropical Alpine Vegetation — 帕 拉 莫 Paramo — 普 那 Puna & JiR A FE A) fe LL 8% HH HK /E HE AA Tundra and related Krummholz/Dwarf-Shrub — 2 Fe Be Ra HE DA / 7 LL 588 HH HK Cool-Evergreen BL Shrub/Krummholz — 7 3h Be Wiad PE AA / Teh LL 2 HH AK Cool-Summergreen BL Shrub/Krummholz — Whe LL €t At 88 tH AK Subalpine Conifer Krummholz — 3h i AR Polar/Alpine Tundra — 沿海 苦 原 Maritime Tundra =F Fic Wt HE AA Semi-Desert Shrub Fre We (4K dig) Deserts (extreme) — Fc Arid Desert — 寒 荒漠 / 半 荒 漠 Cold Desert /Semi-Desert — 极地 /《/ 亚 冰雪 寒 荒 漠 Polar/Subnival Cold-Desert WH Fie H Ice Desert 中 国 的 陆地 生物 群 区 类 型 我 国 地 域 辽阔 ,植被 类 型 异常 复杂 ,从 森林 草原 到 荒漠 ， 以 及 从 热带 雨林 到 寒 温 带 针 叶 林 山地 冻 原 ,应有尽有 ,而且 在 青藏 高 原 ,具有 世界 上 独一无二 的 大 面积 的 高 寒 植被 。 这 样 , 除 倪 健 等 :生物 多 样 性 保育 和 全 球 变化 研究 中 的 陆地 生物 群 区 类 型 * Boo * 赤道 雨林 外 ,地 球 上 大 多 数 的 植被 类 型 均 可 在 我 国 找到 ,这 是 任何 其 他 国家 所 不 能 比拟 的 。 中 国 陆 地 生物 群 区 类 型 的 划分 首先 是 从 现代 的 植被 分 类 和 区 划 开 始 的 。 著 名 的 有 修学 煜 (1988) A 5 GE $t (1980) HY KB ~ 3.1 RPRAK 7E KS (1960) BOC AY AL BK) WB — HK FR RK SS, GE a 系 和 生态 地 理 环境 等 特征 ,把 中 国 植被 划分 为 27 个 植被 型 , 近 60 个 群 系 岗 。 侯 学 煜 (1988) 在 其 《中 国 自然 地 理 : 植物 地 理 》 中 对 中 国 主要 植被 类 型 和 植被 区 划 进 行 了 新 的 总 结 。 中 国 主要 植被 类 型 和 植被 分 区 分 别 为 针 叶 林 Rad PH bk A AE HE DA Al BH AE BB HK 荒漠 ( 含 旱 生 灌 丛 ) 草原 和 稀 树 灌木 草原 草 多 草本 沼泽 寒 温 带 针 叶 林 区 温带 针叶树 落叶 冰 叶 树 混 交 林 区 暖 温带 落叶 阔 叶 林 区 东部 亚热带 常 绿 阔 叶 林 区 西部 亚热带 常 绿 益 叶 林 ( 旱 性 ) 区 Fe BB AG BG AK TK BE BP Ae EG AK TK 温带 草原 区 暖 温带 草原 区 高 寒 草 甸 和 草原 区 温带 荒漠 区 暖 温 带 荒漠 区 高 寒 荒漠 区 3.2 吴征 镑 系统 以 吴征 锣 为 主编 的 中 国 植被 编 委 会 (1980) , 较 系 统 地 整理 总 结 了 我 国 长 期 积累 的 植被 资 料 ,出 版 了 《中 国 植被 ,根据 群 落 学 一 生态 学 的 原则 ,将 全 国 植被 分 为 10 个 植被 型 组 ,29 个 植 被 型 ,560 多 个 群 系 。 按 照 中 国 植被 区 划 的 原则 和 单位 (吴征 镑 ,1980) ,可 将 我 国 划分 为 : 8 个 植被 区 域 (包括 16 个 植被 亚 区 域 ) ,18 个 植被 地 带 (包括 8 个 植被 亚 地 带 ) 和 85 个 植被 区 。 针 叶 林 Ral Mt $k 灌 从 和 灌 草 从 草原 和 稀 树 草原 荒漠 (包括 肉质 刺 灌 从 ) 冻 原 eee ie LL Pie ht HL HK EH fa] 沼泽 水 生 植被 寒 温 带 针 叶 林 区 域 温带 针 阁 叶 混 交 林 区 域 BB hak AF YP Rad YK RK WD Hay HE BR NAD HK EK 温带 草原 区 域 温带 荒漠 区 域 青藏 高 原 高 寒 植 被 区 域 3.3 中 国 陆 地 生物 群 区 类 型 在 中 国 以 往 的 生物 多 样 性 保育 和 类 型 划分 ( 薛 达 元 和 蒋 明 康 ,1995) ,全 球 变化 研究 ( 张 新 时 ,1993) ,以 及 作为 保育 生物 多 样 性 的 基地 和 重要 措施 的 自然 保护 区 的 建设 和 管理 中 ( 王 献 溥 等 ,1989; BETA TC ANH AA BE 1994) ,所 涉及 到 的 中 国 陆 地 生物 群 区 类 型 的 划分 大 都 是 单纯 依据 现代 的 植被 分 类 和 植被 区 划 ,如 吴征 钢 主 编 的 《中国 植被 》(1980) 和 修学 煜 (1988) 的 系统 。 但 这 种 植被 分 类 和 区 划 往 往 只 分 别 偏重 于 类 型 或 地 理 分 布 ,而 没有 真正 体现 生物 群 区 的 概念 内 涵 , 以 及 植物 功能 类 型 的 概念 内 容 。 当 前 ,在 中 国 的 生物 多 样 性 保育 ,全球 变 化 与 陆地 生态 系 统 的 研究 中 ,迫切 需要 建立 一 套 完整 的 中 国生 物 群 区 分 类 ,以 使 各 项 研究 有 据 可 依 。 中 国 植被 分 类 中 的 植被 型 以 及 植被 区 划 中 的 植被 区 域 和 亚 区 域 , 均 可 包含 在 生物 群 区 类 型 中 。 在 前 人 研究 成 果 的 基础 上 ,结合 近期 对 中 国 植被 与 气候 关系 的 研究 ( 张 新 时 ,1989a,b ; 张 新 时 等 ,1993; 张 新 时 ,1993; Fang 等 ,1989 ,1990; 方 精 云 ,1991; Sun 等 ,1991; 周 广 胜 等 ， 1996 ) ,确定 中 国 的 陆地 生物 群 区 类 型 如 下 : 1 .热带 雨林 、 季 雨林 Tropical rainforests and seasonal rainforests At A HF BI MK. AF HF SR ETN AK Northern tropical rainforests and seasonal semi-evergreen rain- forests 南 热带 湿润 雨林 、 季 两 林 Southern tropical humid rainforests and seasonal rainforests 南海 珊瑚 岛 常 绿林 South China Sea atoll evergreen forests 红 树 林 Mangrove forests 2. 亚 热带 常 绿 阔 叶 林 Subtropical evergreen broadleaved forests 北 亚热带 /山地 和 常 绿 落 叶 阅 叶 混 交 林 Northern/mountain mixed evergreen-deciduous- broadleaved forests FAD HA ay a AY ef ae a] MF AK Middle subtropical typical evergreen broadleaved forests PA WL HA Hr & WX 34 AR Nl + AK Southern subtropical moonson evergreen broadleavred forests Ly Sb, / IH HS AR NH AK Mountain/sclerophyllous evergreen broadleaved forests 3. Be ia 47 YH hl H+ AK Warm temperate deciduous broadleaved forests 4. ya HF Ft Nd PH YE 22 AK Temperate mixed coniferous-broadleaved forests 5. 寒 温带 落叶 针 叶 林 Cool temperate (boreal) deciduous coniferous forests 倪 健 等 :生物 多 样 性 保育 和 全 球 变化 研究 中 的 陆地 生物 群 区 类 型 * aoa, ° 6. 山 地 寒 温 性 针 叶 林 Mountain cool-temperate coniferous forests 7. €t "+ Hi PK Coniferous woodlands Be /W Bue Ff HY BAK Tropical/subtropical Coniferous woodlands Ya 7 Et MH HiK Temperate Coniferous woodlands 8. Hae / Bee A HF HE DA AE BEA. Tropical/subtropical/temperate grasslands 9. 稀 树 草原 Sawannas 10. 温 带 草原 Temperate steppes 11 .高寒 草原 Alpine steppes L 12. 温 带 荒漠 Temperate deserts ee ee ww ea we ee we ee 13 .高 寒 荒 漠 Alpine deserts 14. 低 地 草 旬 Lowland meadows 15 .高 寒 草 旬 Alpine meadows 16 .高 山 冻 原 / 壶 状 植 被 Alpine tundras/polsters 17. 沼 泽 和 湿地 Bogs and wetlands 18. 水 Water 19. 冰 Ice 20. 耕 地 Cultivation 21. 住 区 Residential area 4 讨论 有 关 生 物 群 区 的 分 类 仍然 存在 许多 问题 。 一 般 来 说 ,生态 单元 的 分 类 是 基于 物种 的 鉴定 ， 这 些 物种 在 一 个 地 区 以 各 式 各 样 的 自然 特征 存在 于 生态 单元 中 。 例 如 ,大 多 数 的 陆地 生态 系 统一 般 都 基于 植物 群落 而 被 识别 ,它们 是 具有 相似 的 植物 种 类 组 成 和 结构 的 地 区 ,不 同 的 物种 通常 与 宽广 的 地 理 区 域 相互 紧密 联结 。 尽 管 在 一 个 特殊 的 地 理 区 域内 ,具有 相似 生态 需求 的 物种 被 期 望 具 有 相似 的 分 布 ,但 物种 的 分 布 并 非 依 赖 于 其 他 物种 的 存在 ,而 一 般 依 赖 于 自然 环 境 和 历史 地 理 因 素 。 如 果 群 落 的 概念 被 接受 了 ,那么 群落 定义 得 越 严 格 , 它 就 变 得 越 区 域 性 ， 因此 就 越 限 制 其 应 用 (Groombridge,1992 ) 。 另 一 方面 ,生境 分 类 是 基于 一 个 地 区 的 自然 特征 和 外 瑶 及 物种 组 成 的 独特 性 ,这 就 使 得 一 个 概念 的 外 延 过 大 ,如 “森林 "这 个 名 词 , 既 可 用 于 高 度 多 样 的 热带 雨林 ,又 可 用 作 针 叶 纯 林 ,两 个 系统 都 不 具有 或 实质 上 不 具有 相同 的 种 。 更 进一步 ,这 些 普 遍 性 的 名 词 实际 上 不 可 能 定义 和 和 定 界 , 例 如 ,树木 覆盖 一 个 地 区 的 一 定 面积 称 为 疏 林 ,这 等 于 未 定义 ,而 且 使 用 的 任何 界限 通 常 是 任意 的 。 这 使 得 生境 分 类 和 绘图 成 为 一 个 困难 的 有 疑问 的 任务 (Groombridge,1992 ) 。 实质 上 生态 系统 是 没有 严格 范围 的 ,有 争议 的 边界 可 根据 研究 者 的 方便 而 设 定 。 而 且 , 生 态 系统 和 生物 群 区 的 分 类 不 仅 依 赖 于 种 类 组 成 和 外 瑶 ,也 强调 其 结构 和 功能 (Watson ,1995 ) 。 从 全 球 义 度 上 来 看 ,具有 不 同 种 类 组 成 的 生态 系统 可 能 属于 相同 的 生物 群 区 ,如 南美 洲 、 非 洲 和 亚洲 的 热带 雨林 。 在 大 扩 度 上 ,生态 系统 结构 的 差异 与 控制 的 环境 变量 ,尤其 是 气候 密切 相关 ,因此 生物 群 区 的 分 类 可 利用 非常 广泛 的 参数 ,如 植被 的 结构 和 外 瑶 , 及 气候 条 件 等 (Watson,1995) ,而 土 壤 特 性 (Prentice 等 ,1992) 和 遥感 信息 (Running 等 ,1994) 也 是 很 好 的 分 类 参量 。 此 外 ,还 存在 一 个 尺度 的 问题 ,在 全 球 尺度 上 划分 的 生物 群 区 是 宏观 的 、 概 括 性 的 ,如 果 在 ee ae 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 SS 更 高 分 辩 率 的 景观 扩 度 上 ,这 些 生物 群 区 可 被 分 成 更 小 的 分 类 单元 ,此 时 分 类 的 指标 体系 可 能 需要 改变 。 尽管 如 此 ,人 们 仍 在 努力 尝试 进行 全 球 尺 度 的 生物 群 区 分 类 和 区 域 尺度 上 的 景观 分 类 研 究 ,以 期 更 准确 地 描述 世界 环境 ,为 生物 多 样 性 保育 和 全 球 变化 研究 提供 有 用 的 基础 。 参考 xX 献 王 伯 苏 . 1987. 植物 群落 学 . 北京 : 高 等 教育 出 版 社 ,4- 10 王 献 溥 , 金 鉴 明 , 王 礼 嫉 , 杨 继 盛 编著 . 1989 自然 保护 区 的 理论 与 实践 . 北京 : 中 国 环境 科学 出 版 社 ,23 中 国 植被 编辑 委员 会 . 1980. 中 国 植被 . 北京 : 科学 出 版 社 方 精 云 . 1991. 我 国 森 林 植 被 带 的 生态 气候 学 分 析 . 生态 学 报 . 11(4): 377-387 张 新 时 .1989a. 植被 的 PE( 可 能 燕 散 ) 指 标 与 植被 一 气候 分 类 (一 ), 几 种 主要 方法 与 PEP 程序 介绍 ， 植物 生态 学 与 地 植物 HR. 13(1): 1-9 张 新 时 .1989b. 植被 的 PE( 可 能 蒸 散 ) 指 标 与 植被 一 气候 分 类 (二 ), 几 种 主要 方法 与 PEP 程序 介绍 植物 生态 学 与 地 植物 学 学 报 . 13(4) : 197 一 207 aK at BBO ICM. 1993. 植被 的 PE( 可 能 蒸 散 ) 指 标 与 植被 一 气候 分 类 (三 ) , 几 种 主要 方法 与 PEP 程序 介绍 . 植物 生 态 学 与 地 植物 学 学 报 . 17(2): 97-109 张 新 时 . 1993. 研究 全 球 变化 的 植被 一 气候 分 类 系统 . 第 四 纪 研 究 . 2: 157 一 169 张 新 时 .1995. 对 生物 多 样 性 的 几 点 认识 . 见 : 钱 迎 倩 , 甄 仁 德 主编 . 生物 多 样 性 研究 进展 - 首届 全 国生 物 多 样 性 保护 与 持 续 利 用 研讨 会 论文 集 . 北京 : 中 国 科学 技术 出 版 社 ,10- 12 周 广 胜 , 张 新 时 .1996. 全 球 变化 的 中 国 气候 - 植被 分 类 研究 . 植物 学 报 . 38(1) 8-17 EEE. 1960. 中 国 的 植被 . 北京 : 人 民 教 育 出 版 社 修学 煜 . 1988. 中 国 自 然 地 理 一 植被 地 理 ( 中 国 植被 地 理 ). 北京 : 科学 出 版 社 ,17- 50,115- 125 薛 达 元 , 蒋 明 康 . 1994. 中 国 自 然 保护 区 类 型 划分 标准 的 研究 . 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Journal of Environmental Sciences ( Chi- na). 5(2): 130-149 TERRESTRIAL BIOME TYPES FOR BIODIVERSITY CONSERVATION AND GLOBAL CHANGE STUDIES Ni Jian, Zhang Xinshi (Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093) Biome is an important concept for biodiversity conservation and global change studies. Based on the development of the concept of biome, the nine major terrestrial biome classification systems of the world were reviewed. The terrestrial biome types of China were classified according to the current vegetation classification and division of China. These types are of value for biodiversity conservation and global change studies in China. Key words: Biodiversity ,Global change, Terrestrial biome, Plant functional types 游 水 生 等 :福建 武平 帆布 天 然 米 楼 林 皆 伐 火 烧 后 物种 多 样 性 变化 的 研究 a 。 4 ME RE ONT A IES EE ea oR? 吴 明 盛 ? (1 福建 林学 院 林学 系 , 南 平 353001) (7 福建 省 武平 县 林业 委员 会 ,武平 364307) 摘要 ”本文 研究 了 福建 武平 天 然 米 档 林 火烧 前 后 植物 区 系 和 物种 变化 规律 ,结果 表明 :乔木 树 种 变化 较 小 ,有 :3 种 侵入 ;而 灌木 层 、 草 本 层 和 层 间 植物 变化 较 大 ,分 别 有 7 种 8 种 和 16 种 侵 入 ,不 过 有 1 种 3 种 和 1 种 衰退 。 火 烧 前 后 属 的 成 分 都 以 泛 热 带 和 热带 亚洲 为 主 , 但 火烧 后 侵入 属 以 世界 分 布 和 泛 热带 属 为 多 。 火 烧 后 各 层次 物种 多 样 性 指数 有 所 增加 ,其 原因 是 由 于 喜光 树种 的 侵入 ,使 得 物种 数 增加 ,总 个 体 数 也 增加 ,同时 均匀 度 增 加 ,优势 度 下 降 。 关键 词 天 然 米 楼 林 火烧 ”物种 多 样 性 我 国 南 方 林 区 常 采用 砍伐 阔叶树 ,经 过 火烧 整地 ,营造 针 叶 林 。 在 这 个 过 程 中 ,生物 多 样 性 降低 ,破坏 了 生态 平衡 ,导致 土地 生产 力 下 降 ,病虫害 日 益 猩 狐 ,森林 稳定 性 下 降 等 一 系列 问 题 ,为 了 保护 人 类 的 生存 环境 和 提高 森林 的 稳定 性 ,恢复 常 绿 阔 叶 林 原 有 作用 和 地 位 ,作者 于 1993 年 12 月 至 1995 年 2 月 进行 了 天 然 米 楼 林 火 烧 前 后 物种 变化 规律 研究 ,为 火烧 后 米 桩 群 落 自 然 演 蔡 提 供 基 础 资料 。 1 自然 概况 该 群落 位 于 福建 武平 帽 布 采 育 场 小 坪 坑 工区 ,东经 116°4’ ,北纬 25$"9'。 该 地 处 于 武夷 山 脉 向 南 延 伸 的 最 南端 ,海拔 560 cm, 坡 位 中 坡 , 坡 向 南 偏 东 。 本 区 地 处 中 亚热带 ,属于 亚热带 海洋 性 气候 ,年 平均 气温 18.2 立 ,1 月 平均 气温 7.2 0,7 月 平均 气温 为 26.7 和 他 ,有 目 最 高 气温 38 忆 ,日 最 低 气 温 -6.3 ,年 均 霜 期 97 d, 最 长 达 155 d, 偶 有 降雪 ,年 平均 降水 量 1542 mm, 年 均 相 对 湿度 80% ,土壤 由 花岗岩 发 育 而 成 的 黄 红壤 , 土 层 厚 25 一 35 cm. 2 研究 方法 火烧 前 资料 于 1993 年 2 月 取得 ,方法 是 在 天 然 林 内 选取 较 典 型 的 米 楼 群落 设立 样 方 , 样 方 大 小 定 为 20 mX 20 m, 共 设立 3 个 样 方 , 样 地 号 分 别 为 Nol、No2、No3 ,每 个 样 方 内 又 设 Sm xs m 的 小 样 方 16 个 , 共 48 块 小 样 方 , 样 地 总 面积 为 1200 m”( 游 水 生 等 ,1995) 。 在 各 小 样 方 内 ,对 林木 进行 每 木 调查 , 记录 每 个 个 体 的 高 度 、 胸 径 、 冠 幅 和 生活 力 等 ,同时 对 样 方 内 出 现 乔 木 幼 树 ,幼苗 ,灌木 ,草本 , 茧 本 同样 记载 。 该 群落 同年 $ 一 12 月 被 皆 伐 后 按 传统 方法 火烧 ( 杉 木林 区 称 为 炼 山 ) ,火烧 采伐 剩余 物 高 度 为 30 cm AA. 1995 年 2 月 作者 对 该 固定 标准 地 进 行 重复 调查 ,调查 方法 同 火 烧 前 。 3 结果 分 析 从 表 1 可 以 看 出 ,火烧 前 有 38 科 58 属 92 种 ,其 中 茧 类 植物 有 4 科 4 属 4 种 ,裸子 植物 有 2 科 2 属 2 种 ,被 子 植 物 有 32 科 5S2 属 86 种 (双子 叶 植 物 有 28 科 47 属 81 种 ,单子 叶 植物 有 4 * 福建 教育 委员 会 科学 基金 资助 项 目 - 340 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 科 5 属 种 )。 火 烧 后 有 46 科 83 属 125 种 ,其 中 蕨 类 植物 有 5 科 5 属 5 种 ,裸子 植物 2 科 2 属 有 2 种 ,被 子 植物 有 39 科 78 属 118 种 (双子 叶 植 物 有 34 科 72 属 111 种 ,单子 叶 植 物 有 3 科 6 属 7 种 ) ,火烧 后 增加 了 8 科 25 属 33 种 ,消退 了 2 科 5 属 5 种 。 3:1 各 层次 保留 种 消退 种 侵入 种 3.1.1 乔木 层 种 类 变化 火烧 前 乔木 层 由 30 种 树种 组 成 ,而 烧 后 的 乔木 树种 有 33 种 ,其 中 保留 种 有 30 种 ,分 别 为 马尾 松 (Pinus massoniana ) 42% (Cunninghamia lanceolata ). fi K*§ ( Castanopsis lamonti- i) BBR (C. fabri), KH (C. carlesii),. Ht (C. evrei). ZRRB (CC. fargesii). Atk ( Lithocarpus glaber).# Kl #k ( Cyclobalanopsis glauca )、 樟 属 的 1 # (Cinnamomum sp. ).# 南 樟 (C. austro-sinense) 204% (Machilus thunbergii) #8 (M. grijsii). tH (M. veluti- na) fl E48 (M. paxhnoi)、 浙 江 润 楠 (M. chekiangensis )、 润 楠 属 1 种 ( Machilus sp.) #t#% (Elaeocarpus decipiens), WW #E# (E. sylvestris), #*# (E. chinensis). 42 (E. japoni- cus). Af (Schima superba ).#§ 2 ( Randia cochinchinensis ).A £2 ( Artocarpus hypar- gyreus), WI H (Alniphyllum fortunei ), KK (Daphniphyllum glaucescens ). ¥L Wi AK 5€ (Manglietia yuwyuanensis )、 20" #f ( Helicia cochinchinensis ) ,/> "+ #42 (Enghardtia fenzenli- i). #{B (Dendropanaz chevalieri). 3A LM (Ormosia xylocarpa). HAMA 3 种 ,分 别 为 桃 属 的 1 FOC Prunus sp. )、 野 桐 属 的 1 (Mallotus sp.)、 山 乌 柏 (Sapium discolor), RA H 现 消 退 种 。 表 1 火烧 前 后 群落 组 成 表 属 数 # bs 科 名 Families jf 2 RF Plagiogyriaceae 里 白 科 Gleicheniaceae 铁 线 蕨 科 Adiantaceae 乌 毛 蕨 科 Blechnaceae Bi i HBL Athytiaceae 鳞 毛 蕨 科 Dryopteridaceae 松 科 Pinaceae 杉 科 Taxodiaceae 4 32 = ®t Chloranthaceae 胡桃 科 Juglandaceae 壳 斗 科 Fagaceae 桑 科 Moraceae 山 龙 眼科 Proteaceae 木 通 科 Lardizabalaceae 防 已 科 Menispermaceae 木兰 科 Magnoliaceae 樟 科 Lauraceae 虎 耳 草 科 Saxifragaceae 金 缕 梅 科 Hamamelidaceae tt PKL Rosaceae 豆 科 Leguminosae 芸香 科 Rutaceae ARF Euphorbiaceae 虎 皮 楠 科 Daphniphyllaceae 潜 树 科 Anacardiaceae a = a m ae = Se ea o},F Re RK FNM RK KR ON CO RR KR YR Re Re Re RK OF Se KS OO /一 i=) or Fr FP WN RK RK WYN OR RR WR Re Re Re KE OF Ke eS OO RF Were KW Were RP NN NY KF NY WR RRR Re Re Re Re eS Re Se eS We fF S)R e EO EEEEeEEEEEeEeEeEeE a ee ee a i ee ie = ey ailliee — UF 2k AE Se : HE RE OB A KR OOK BK RK BE a ES EE HE ae ( 续 表 ) 属 数 科 名 Families ‘i ae = a mi ae = ae mi 冬青 科 Aquifoliaceae LF Ft Celastraceae 8 RB BL Sabiaceae 鼠 李 科 Rhamnaceae 葡萄 科 Vitaceae 杜 英 科 -Elaeocarpaceae 山茶 科 Theaceae 桃 金 娘 科 Myrtaceae 墅 牡丹 科 Melastomataceae 五 加 科 Araliaceae 杜 鹏 科 Ericaceae 紫金 牛 科 Myrsinaceae 柿 科 Ebenaceae i HLA Symplocaceae £ BEE Styracaceae 夹 竹 桃 科 Apocynaceae 马鞭 草 科 Verbenaceae ii #} Solanaceae #§ FA Rubiaceae 忍冬 科 Caprifoliaceae 菊 科 Compositae HF Cyperaceae 姜 科 Zingiberaceae 兰 科 Orchidaceae 百合 科 Liliaceae A AF Gramineae 合计 Total ON FR rFProotnoc$9$*”c”orrrWwWNF Of 2B KF OF KH CO Wr OOoNnwM We NRF NRK NRF RF WN NY RK KH eK NON KF SOWrerereriocoaoococcorunrhk fh RP ONAN FOF FCO NYwWns oon Were Be NK MUNK FKP NeK NYA FP NY ON KK wn oo Oo Ww \o Ww — n 3.1.2 EKE ARE th 火烧 前 灌木 层 共 有 42 种 树种 组 成 ,而 烧 后 灌木 层 树种 有 50 种 ,其 中 保留 种 有 41 种 ,分 别 为 : 乌 药 ( Lindera strychnifolia )、 和 矩形 叶 老 鼠 刺 (JItea chinensis var. oblonga ), HK *K (Loropetalum chinese), HA 48 (Antidesma japonicum )、 冬青 (Ilex purpurea) 福建 冬青 (I. fokienensis).& =&& 4 (I. dasyphylla). RAB (I. kwangtungensis), BU AF (I. wilsonii). £4 (1. pubescens) MAA (I. asprella). =H (1. triflora). ABA (I. formosana) #8 #¥ (1. ficoidea),%¥ F (Meliosma rigida )、 细 齿 检 木 ( Eurya nitida )、 检 木 属 的 1 种 (Eurya sp.) MRE (E . loquaiana ) \ 7% SEZ HBE (EL. rubiginosa var. attenu- ata). 8 %mG AK ( Adinanndra millettii )、 油 茶 (Camellia oleifera )./\\ H+ HR HH (Syzygium grijsi- i) OR HH (CS. buxifolium ), # Be # BS (Rhododendron championi )、 拉 图 杜 鹏 (Rh. la- toucheae ). #L ASR 1 # CRA. sp.). KK Si ( Vaccinium carlesii )、 百 两 金 (Ardisia crispa) WHR (A. crenata) ft Zi) ( Maesa japonica). ¥ Hi ( Diospyros morrisiana ) iW ( Symplo- cos sumnnta ) . #% 4E WW (CS. congesta) EH WAR (S. lancifolia). FEM (S. glauca). BAY BY (S. laurina), 4438 ( Tricalysia dubia). iK #5 HK (Tarenna mollissima ) .#& HEF (Gar- denia jasminoides ), 4 YEA (Rhaphiolepis indica). RAMA 9H, 4 HWW EF ( Litsea cubeba ). #&h AR AX ( Rhus chinensis), & 7% A (Aralia decaisneana )、 地 答 ( Melastoma - 342 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 dosecadruzz )、 赛 山 梅 ( Styraz confusus).K#¥ (Clerodendrum cyrtophyllum ) 紫 珠 属 的 1 种 (Callicar sp. ) 茶 秆 竹 属 1 种 (Pseudosasa sp. )。 消 退 种 小 叶 石 楠 (Photizza parvifolia) 火烧 前 仅 有 1L 株 , 实 属 偶然 现象 ,此 文 暂 放 人 消退 种 。 3.1.3 草本 层 种 类 变化 火烧 前 草本 层 由 于 林 冠 上 层林 木 郁 闭 , 故 种 类 数量 不 多 ,有 8 种 植物 。 火 烧 后 由 于 生境 条 件 的 改变 , 故 种 类 数量 有 较 大 的 改变 ,共有 13 种 植物 ,保留 种 有 5 HSA (Blechnum orientale) A Mt RAB (Adiantum flabellulatum )、 鳞 毛 蕨 属 的 1 种 ( Dryopteris sp.). #A (Hicriopteris gerauca ). H JE ( Gahnia tiristiy)。 侵 人 种 有 8 种 ,分 别 为 蹄 盖 蕨 属 的 1 种 (Athyrium sp. )、 瘤 足 蕨 属 的 工种 (Piagiogyria sp.)、 珠 茅 属 的 1 种 (Scieria sp.) RT (Lophatherum gracile), Hi (Miscanthus floridulus), (3% (Erigeron annuus ), AH 属 的 鼠 菊 草 (Gnaphalium adnatum).=t# JR RR (Gynura crepidioides ) 。 消退 种 有 3 种 ,分 别 为 山 营 兰 (Dianella enszfolia )、 山 姜 (Alpinia japonica), ~ JR) 1 ( Cymbidium sp.) 3.1.4 层 外 植物 种 类 变化 层 外 植物 烧 前 与 烧 后 变化 较 大 , 烧 前 层 外 植物 有 12 种 植物 构成 ,而 烧 后 的 层 外 植物 有 29 种 组 成 。 其 中 保留 种 有 11 种 ,分别 为 流苏 蕨 (Coppzposapelia airfxusa)、 玉 叶 金 花 (Mussaenda pubescens ) .= fi (Morinda unbellata )、 光 时 著 著 (Smziazr sp.)、 和 牛尾 菜 (S. riparia), RR 檀 ( Dalbergia hancei ), X4 If #E ( Millettia reticulata) 和 山 鸡 血 蕨 (M. dielsiana ). 16 tH (Zanthoxylum armatum ) 南 五 味 子 (Kadswura longipedunculata )、 紫 金牛 科 酸 果 蕨 属 的 网 脉 RR (Embelia rudis)、 野人 瓜 〈Siaxztonia excazthia )。 侵 入 种 有 15 种 ,分 别 为 : 尖 时 清风 Be (Sabia japonica ),* ii ( Akebia quinata ) HERR (A. lyzxiasinensis ) 449% (Unceria rhyn- chophylla ) .#t BiG ( Stephania tetrandra). biG (Sinomenium acutum),.A RAF (Rubus leucanthus ) \#& 74 F JAA 1 FP OC Rubus.sp). i # (R. corchorifolius). = # (R. reflexus) 、 FE%E (R. buergeri). RYE ( Celastrus acxleatxs) 广东 山葡萄 ( Ampelopets cantoniensis ) 、 乌 MH (Cayratia oligocarpa ) , ij 8 (Broussonettia kaempferi ). $i ®t} Hh BW AB (Solanum lyratum ) \23. 4% Ft 2B & J 1 FR O(Lonicera sp.). HiRHEBEBN 1 ( Sageretia sp. ), 火 烧 前 仅 2 株 , 实 属 偶然 现象 ,本 文 暂 放 人 衰退 种 。 4 火烧 前 后 植物 区 系 分 析 比 较 根据 吴征 匀 先 生 编写 的 《中国 种 子 植物 属 的 分 布 区 类 型 》( 游 水 生 等 ,1995b) ,群落 内 火烧 前 后 各 属 归 并 为 10 个 地 理 分 布 。 将 表 2 中 分 布 区 类 型 按 性 质 归并 为 热带 分 布 和 温带 分 布 两 大 类 。 从 表 中 可 以 看 出 ,天 然 米 梢 群落 属 分 布 类 型 以 热带 成 分 为 多 ,有 45 属 , 占 该 群落 总 属 数 76% ,其 中 泛 热 带 和 热带 亚 洲 比例 最 大 ,分别 为 :17 属 和 13 属 ,分 别 占 总 属 数 的 28.33% 和 21.67% 。 以 温带 和 温带 分 布 为 中 心 的 属 有 14 属 , 占 该 群落 总 属 数 的 26.67% ,中 国 特有 仅 有 一 属 为 杉木 属 , 没 有 世界 分 布 类 型 。 火 烧 后 资料 表明 , 米 楼 林 皆 伐 火烧 后 仍 以 泛 热带 分 布 和 热带 亚洲 比例 大 ,分 别 为 25 属 和 15 属 , 占 总 属 数 的 30.12% 和 18.07% ,而 且 也 是 以 热带 分 布 属 为 多 ,有 62 属 , 占 火 烧 后 群 落 总 属 数 73% 。 温 带 成 分 有 21 属 , 占 总 属 数 27% ,其 中 除 中 国 特有 外 ,各 分 布 类 型 的 属 都 比 烧 前 有 所 增加 ,分别 增 加 了 ;世界 分 布 4 个 属 , 泛 热带 分 布 7 个 属 , 热 带 亚 洲 和 热带 美洲 间断 分 Mid ARRIBA TR) , 旧 世 界 热带 分 布 3 个 属 (火烧 后 训 退 1 个 属 ) ,热带 亚洲 至 热 ap 游 水 生 等 ER OR KK GAA BK be a DPE EE 1 EE » 345 > 带 大 洋 洲 分 布 2 个 属 (火烧 后 训 退 2 个 属 )， 热 带 亚 洲 至 热带 非洲 分 布 2 个 属 ,热带 亚洲 3 个 属 , 北 温带 2 个 属 , 东 亚 和 北美 洲 间断 分 布 3 个 属 (火烧 后 衰退 1 个 属 ) ,东亚 分 布 2 个 属 。 表 2 火烧 前 后 属 分 布 区 类 型 比较 分 布 区 类 型 世界 分 布 Cos. 泛 热带 Pantr 热带 美洲 和 热带 亚洲 trAm-trAs 旧 世 界 热带 Paltr 热带 亚洲 及 热带 大 洋 洲 trAs-trAu 热带 亚洲 及 热带 非洲 trAs-trAf 热带 亚洲 trAs 北 温带 Ntem 东亚 及 北美 洲 间断 分 布 EA-Nam 东亚 Eas 中 国 特有 China 合计 Total 5 物种 多 样 性 比较 火烧 前 火烧 后 一 to FARA Rw fF © w YL Oo Ww 百分比 % 4.80 28.90 3.60 10.80 4.80 3.61 18.07 9.60 7.20 7.20 1.20 100 多 样 性 指数 是 群落 丰富 性 和 均匀 度 的 函数 ,多样 性 同 它们 两 者 成 正 相 关 ,与 优势 度 成 负 相 关 ( 游 水 生 等 ,1996) , 现 将 该 样 地 火烧 前 后 物种 多 样 性 列 于 表 3。 从 表 3 可 以 看 出 ,火烧 后 灌木 层 ,草本 层 , 层 外 植物 的 多 样 性 都 比 火烧 前 高 (因为 火烧 后 第 一 年 乔木 层 还 没有 形成 , 故 不 参加 比较 ) ,分 别 为 :0.0913 ,1.0434,1.2211。 究 其 原因 是 因为 火烧 后 生境 条 件 变化 ,侵入 大 量 喜 光 种 类 ,使 得 各 层次 物种 数 增加 ,分 别 为 :灌木 层 10 个 种 (包括 能 形成 乔木 3 个 种 ) ,草本 层 8 个 种 , 层 外 植物 15 个 种 。 各 层次 总 个 体 数 也 增加 ,分别 为 :灌木 层 侵 人 10 个 种 增加 2337 株 ,其 他 种 类 增加 2331 Ro. BARBRA 8 个 种 增加 1173 株 ,其 他 种 类 增加 1123 株 。 层 外 植物 侵 人 15 个 种 增加 619 株 ,其 他 种 类 增加 730 株 。 同 时 各 层次 均匀 度 增加 优势 度 减少 ,分 别 为 :灌木 层 前 者 增加 0.001、 后 者 减少 0.0019 ,草本 层 前 者 增 加 0.0514、 后 者 减少 0.0491 , 层 外 植物 前 者 增加 0.0798、 后 者 减少 0.1028。 根 据 多 样 性 指数 函数 特点 , 故 火 烧 后 多 样 性 指数 均 增 加 。 表 3 火烧 前 后 物种 多 样 性 指数 变化 表 层次 种 数 s 乔木 层 烧 前 30 烧 后 0 灌木 层 烧 前 42 烧 后 50 草木 层 烧 前 8 烧 后 13 层 外 植物 烧 前 16 烧 后 29 * 均匀 度 (Jsh) = logN - 1/NDinilogni/logN — 1/N[a(s-B) loga+B(a+l) log (a+1) J; x < 优势 度 (C) =D ,:(mi-1) 7m (m-1)]; x < # 多 样 性 指数 (Dsh) = — DP, log’P; 个 体 数 233 0 4580 9248 1617 3913 567 1916 均匀 度 “ 0.7519 0 0.7932 0.7942 0.6431 0.6945 0.5958 0.6756 物种 多 样 性 指数 3.1350 0 4.9853 5.0766 1.9292 2.9726 2.0610 3.2821 344 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 6 结论 武平 帽 布 场 天 然 米 楼 林 火 烧 前 与 火烧 后 资料 表明 :乔木 层 和 灌木 层 树种 变化 不 大 BA 和 层 外 植物 物种 变化 明显 ;群落 区 系 分 析 比 较 可 以 看 出 , 烧 前 与 烧 后 属 的 分 布 都 以 泛 热 带 分 布 和 热带 分 布 为 主 , 但 烧 后 出 现 了 世界 分 布 属 ;物种 多 样 性 指数 比较 可 以 得 出 ,由 于 训 光 树种 的 侵入 ,导致 烧 后 各 层次 的 多 样 性 指数 均 增加 。 通 过 以 上 分 析 说 明 ,采用 小 面积 皆 伐 \ 火 烧 采 伐 剩余 物 高 度 为 30 cm 左右 ,火烧 迹地 很 快 地 恢复 到 与 火烧 前 相 类 似 的 群落 。 参考 xX 献 游 水 生 等 . 1995a. 福建 武平 火烧 前 米 桂 种 群 动态 分 析 . 福 建 林 学 院 学 报 . 15 (3) : 1 一 4 游 水 生 等 . 1995b. 福建 武平 米 楼 林 种 群生 态 空间 分 布 规律 的 研究 .福建 林学 院 学 报 . 15 (2) : 103-106 游 水生 等 . 1996a. 福建 武平 米 棱 林 区 系 和 物种 多 样 性 的 研究 .福建 林学 院 学 报 . 16〈2) : 119-121 游 水 生 等 . 1996b. 福建 武平 帆布 米 楼 林 择 伐 经 营 策 略 初探 工 .年 龄 结构 和 生长 过 程 分 析 . 福建 林学 院 学 报 . 16 (3) : 14-18 王 伯 苏 等 . 1982. 南亚 热带 常 绿 阔 叶 林 取样 技术 研究 . 植物 生态 学 与 地 植物 学 丛刊 . 11: 51-61 RES. 1991. 中 国 种 子 植物 属 的 分 布 区 类 型 . 云南 植物 研究 所 . 6 GEA) : 1-139 赵 志 模 . 郭 依 泉 . 1990. 群落 生态 学 原理 与 方法 . 重庆 :科学 技术 文献 出 版 社 重庆 分 社 ,147 一 163 THE DIVERSITY CHANGES OF NATURAL CASTANOPSIS CARLESIT FORM. AFTER BEING BLANKLY CUT AND BURNED You Shuishen!,He Yucheng”, Liu Yonghua”, Wu Minsheng? (Fujian College of Forestry, Nanping 353001) (2The Forestry Committee of Wuping County, Wuping 364307) In this paper, the diversity changes of the natural Castanopsis carlesii Form. were studied after the community was blankly cut and burned in Maobu Forest Farm, Wuping County, Fujian Province. The results showed that the species changes of both the tree and the shrub layers were small, with the former layer invaded by 3 exotic species and the latter invaded by 4 exotic species. However, the species changes of the herb layer and liana were large, with the former invaded by 8 exotic species, while 3 native species disappeared , and the latter invaded by 16 exotic species, while 1 native species disppeared. The analysis of floristic geographic elements indicated that the percentages of both the pan-tropical and tropical species became higher after the woods were burned, but there were still some cosmopolitan elements. After the burning, the diversity index of each layer increased due to the invasion of some sun-preferred plants. Furthermore, the number of individuals and the species evenness also increased while the species dominance decreased. Key words: Natural Castanopsis carlessi Form. , Blankly cut and burned, Diversity index 于 砚 民 :湿地 生物 多 样 性 保护 与 对 策 = BAO. ° 湿地 生物 多 样 性 保护 与 对 策 于 砚 民 (中 国 环境 科学 研究 院 ,北京 100012) 摘要 ”本文 介绍 了 一 些 重要 的 湿地 ,这 里 有 1085 种 野生 水 生动 物 , 占 中 国 湿 地 动物 总 数 的 73% ,有 1040 种 鱼 ,还 有 丰富 的 湿地 植物 。 本 文 还 介绍 了 湿地 的 定义 和 湿地 生态 系统 的 主要 功能 与 特点 ,同时 介绍 了 我 国 湿 地 类 型 与 分 布 , 侧 重 阐述 了 湿地 生态 系统 的 管理 对 策 及 其 评 价 。 关键 词 生物 多 样 性 中 国 湿 地 定义 1 湿地 的 生物 多 样 性 湿地 生态 系统 ,根据 国家 环保 局 在 1994 年 6 月 6 日 验收 中 国 环境 科学 研究 院 承担 的 《中 国 湿 地 生态 环境 保护 规划 》 项 目 中 对 湿地 的 解释 是 :湿地 处 于 陆地 和 水 域 的 交汇 处 ,水 位 接近 或 处 于 地 表面 ,或 有 浅 层 积 水 ,一 般 以 低 水 位 时 水 深 2 m 处 为 界 ,并 具有 以 下 特征 :@ BDA 期 性 的 以 水 生 ` 湿 生 植 物 为 植被 优势 种 ;@) 底层 土 主 要 是 湿地 ;G) 在 每 年 的 生长 季节 ,底层 土 被 水 淹没 4 个 月 以 上 。 这 样 可 以 按照 内 陆 和 海洋 两 部 分 划分 。 我 国 具 有 世界 上 所 有 的 湿地 类 型 。 我 国 湿 地 面积 占 全 世界 湿地 总 面积 的 13% 左 右 ,湿地 中 的 生物 种 类 和 数量 都 是 非常 丰富 的 ,中 国 湿地 高 等 植物 已 知 种 类 有 1380 种 , 占 中 国 已 知 湿 地 动物 总 数 的 75.6%。 其 中 鱼 类 1040 种 , 占 中 国 鱼 类 总 数 2840 种 的 36.6% ,因此 湿地 生物 多 样 性 保护 在 中 国生 物 多 样 性 保护 中 占 举足轻重 的 地 位 。 在 水 生生 物 中 ,濒危 物种 有 :哺乳 动物 白 鳍 豚 〈Lzizpotes vexillifer) 4 狸 ( Castor 万 per) 水 猫 ( Lutra lutra) ; Met HWA HF #& (Alligator sinenis ). Kf ( Der- mochelys coriacea ) \ 4 8 ( Eretmochelys imbricata ) ;两 栖 类 的 大 鲍 ( Megalobatrachus davidi- anus ) , 228 *P 4 84 ( Acipenser sinensis ), A #4 ( Psephurus gladius )、 文 昌 鱼 ( Branchicstoma belcheri ) .#S YL. #7 ( Trachidermus fasciatus ) 等 。 我 国 地 大 物 博 ,地域 从 北半球 的 热带 到 寒带 ,自然 条 件 复杂 ,导致 了 生态 系统 的 多 样 性 。 从 沿海 到 内 陆 , 从 平原 到 高 原 山 区 都 有 湿地 分 布 。 据 统计 ,我 国有 12 万 多 ko? 湿地 , 占 国 土 面积 的 3% ;主要 类 型 有 沼泽 ,湖泊 (包括 水 库 ) 面 积 有 7 万 多 km”; 海 涂 有 2 万 多 km’. RAM 多 的 河流 ,河流 中 流 长 超过 300 km 的 有 104 条 ,其 中 1000 km 以 上 的 河流 有 22 条 ,内 流 河 和 外 流 河 分 别 占 36% 和 64% 。 2 湿地 生态 环境 的 特点 2.1 类 型 多 样 化 由 于 我 国 地 大 物 博 ,自然 条 件 复杂 ,形成 了 湿地 生态 系统 的 多 样 性 ,可 分 为 沼泽 低 湿地 \ 湖 TA 海岸 带 和 人 工 湿 地 生态 系统 ,再 细 分 为 河流 、 沼泽 湖 中 沿岸 潮 带 下 潮 间 带 和 人 工 稻田 、 水 库 , 约 为 36 类 。 这 些 分 类 是 根据 不 同 土壤 基质 ,地 理 条 件 或 种 群 差 异 的 特点 具体 划分 。 充 分 体现 了 我 国 湿地 生态 系统 多 样 性 具体 特征 和 功能 。 - 346 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 2.2 生物 物种 的 多 样 性 保护 湿地 是 人 类 干预 较 少 的 生境 之 一 ,由 湿地 、 沼 生 、 中 生 和 水 生 植物 \ 动 物 、 微 生物 ,以 及 与 上 述 生 命 有 关 的 水 、 光 \ 热 .无 机 盐 等 组 成 湿地 生态 系统 ,成 为 野生 生物 的 天 然 衍 生地 ,各 种 甲壳 类 , 鱼 类 ,两栖 类 , 疏 行 类 , 兽 类 , 鸟 类 ,微生物 等 在 湿地 繁衍 。 目 前 已 经 收录 到 的 湿地 高 等 植物 有 156 科 437 种 及 其 变种 变型 ,湿地 陆 栖 动物 528 种 ,湿地 水 生动 物 1135 种 。 为 了 彻 实 有 效 地 保护 生物 多 样 性 ,我 国 自 1956 年 至 1995 年 底 共 建立 自然 保护 区 799 个 ， 面积 达 7188 万 公顷 ,自然 保护 区 面积 约 占 国土 面积 的 7.19%( 见 表 1)。 Xl 中 国 自然 保护 区 发 展 情况 时 间 数量 面积 (104 km?) 占 国土 面积 比例 % 1965 19 64.88 0.07 1978 34 126.50 0.13 1982 119 408.19 0.43 1987 481 2374.95 2.47 1989 3/3 2476.30 2.58 1991 708 : 5692.36 5.93 1993 763 6618.40 ) 6.80 1995 799 7185.00 7.19 这 些 自然 保护 区 几乎 保护 了 全 国 所 有 已 知 濒危 物种 和 生态 系统 。 保 护 区 的 数量 达到 了 国 际 上 发 达 国 家 的 水 平 (1872 年 美国 建立 世界 上 第 一 个 保护 区 黄石 国家 公园 ,1879 年 澳大利亚 建立 了 世界 上 第 二 个 自然 保护 区 皇家 国家 公园 ,目前 世界 上 保护 区 的 总 数 有 1 万 多 个 ,国家 公 园 1200 多 个 。 美 国 现 有 400 多 个 自然 保护 区 和 300 多 个 自然 公园 , 占 国土 面积 的 10% , 澳 大 利 亚 有 自然 保护 区 1800 多 个 , 占 国土 面积 的 2.2% ) 。 从 80 年 代 开 始 人 们 逐步 认识 到 保护 湿地 资源 和 生物 物种 资源 对 持续 发 展 活动 的 重要 性 ， 各 地 相继 建立 了 一 些 以 保护 湿地 生物 多 样 性 为 主要 对 象 的 自然 保护 区 ,目前 该 类 型 的 自然 保 护 区 有 100 多 处 。 这 些 自然 保护 区 在 生物 多 样 性 保护 中 起 到 了 重要 的 作用 。 为 了 充分 保护 物种 的 多 样 性 ,进行 野生 动 植物 的 迁 地 保护 ,我 国 建立 了 110 多 个 植物 园 ， 这 些 植物 园 中 有 的 用 于 科学 研究 \ 药 用 教学 实习 和 收集 树木 等 共 保存 各 类 高 等 植物 23000 & 种 ,其 中 包括 18000 种 左右 为 中 国 的 野生 植物 种 。 共 建立 了 170 多 个 动物 园 共 饲 养 了 10 万 多 头 动物 ( 表 2)。 | 2.3 水 环境 问题 水 环境 问题 是 全 球 性 的 问题 ,在 我 国 尤为 突出 。 由 于 污水 排放 严重 ,影响 了 湿地 生物 的 条 境 。1991 年 ,世界 自然 基金 会 在 爱尔兰 组 织 召开 的 “世界 环境 与 水 资源 保护 会 议 ”有 156 4 国家 参加 ,会 后 发 表 报告 指出 ,“ 节 约 用 水 和 净化 水 资源 "是 当今 人 类 面临 的 最 严峻 的 挑战 之 一 。 我 国 的 湿地 受到 的 污染 严重 ,水 环境 日 益 恶化 ,全 国 80% 以 上 的 人 口 居住 在 七 大 江河 五 大 湖泊 周围 ,占有 全 国 85% 的 工农 业 总 产值 ,每 年 从 城市 工矿 企业 排出 大 量 污水 (例如 1993 年 废水 排放 总 量 3555888 Fi ot, 其 中 工业 废水 排放 达标 量 1204858 万 t, 表 3) ,已 经 使 七 天 江河 与 湿地 20% ~ 30 % 的 水 体 遭 受 污染 ,水 质 恶化 造成 的 经 济 损失 达 300 亿 元 ,使 其 动 EH 破坏 。 以 黄河 为 例 , 黄 河水 资源 总 量 约 S00 亿 m3 ,由 于 它 流 经 我 国 最 干旱 的 西北 地 区 和 缺 水 于 砚 民 :湿地 生物 多 样 性 保护 与 对 策 ° O47. : 的 华北 地 区 ,目前 开发 利用 率 在 50% 以 上 ,但 仍 不 能 满足 流域 发 展 的 需要 。 目 前 出 现 一 系列 的 环境 问题 ,年 污水 排放 量 大 约 30 亿 ma ,四 级 水 质 河 段 占 12000 km, 占 于 支流 的 60% 左 右 。 表 2 中 国 部 分 植物 园 概况 植物 园 隶属 单位 保存 物种 数量 始 建 年 代 北京 植物 园 ( 南 园 ) 中 国 科 学 院 植 物 所 500 多 1955 (1972 年 重建 ) 武汉 植物 园 中 国 科学 院 武 汉 植物 所 4000 多 1956 华南 植物 园 中 国 科 学 院 华南 植物 所 5000 多 1959 | AA LL Bt AK Bd 中 国 科学 院 华南 植物 所 600 多 1956 昆明 植物 园 中 国 科学 院 昆 明 植 物 所 4000 多 1938 (1975 年 重建 ) 西双版纳 热带 植物 园 中 国 科学 院 昆 明 植 物 所 3000 多 1959 沈阳 应 用 生态 所 植物 园 中 国 科 学 院 沈 阳 应 用 生态 所 400 多 1955 吐鲁番 沙漠 植物 园 新 疆土 壤 沙漠 所 170 多 1976 4 vy tH HP EB] ph lh BEE DE IE Bre Be Za Ye ak BO Jy 300 & 1986 北京 药 用 植物 园 中 国医 学 科学 院 药 用 植物 所 1300 多 1955 大 岗 山 树 木 园 中 国 林 业 科学 研究 院 大 岗 山 试验 局 3400 多 1980 广西 石山 树木 园 大 青山 试验 局 560 多 1981 海南 热带 经 济 植物 园 农业 部 华南 热带 植物 所 1220 多 1958 南京 中 山 植物 园 江苏 省 科学 技术 委员 会 3000 多 1929 庐山 植物 园 江西 省 科学 技术 委员 会 2470 多 1934 恒 春 热带 植物 园 台湾 省 林业 试验 所 1400 多 1906 台北 植物 园 台湾 省 林业 试验 所 1500 多 1921 3 湿地 生物 多 样 性 保护 对 策 3.1 加 强 湿 地 生物 多 样 性 保护 技术 的 研究 与 推广 湿地 珍稀 濒危 物种 保护 技术 ,包括 人 工 建 偶 和 投 食 技术 ,保护 与 建造 营养 源 技术 ,人 工 畏 助 繁殖 技术 ,自然 灾害 控制 及 灾后 营 求 技术 等 ,应 加 强 这 些 技术 的 研究 与 推广 。 3.2 动 \ 植 物 野 生生 物种 引种 繁育 技术 的 研究 与 推广 我 国有 110 多 所 植物 园 和 170 多 所 动物 园 ,在 引种 繁育 研究 方面 取得 了 很 大 的 成 绩 ,应 继 续 研 究 和 进行 技术 推广 。 3.3 湿地 自然 保护 区 的 保护 对 策 在 自然 保护 区 的 建立 \` 运 行 和 管理 中 已 经 积累 了 不 少 的 经 验 。 今 后 在 自然 保护 区 的 管理 与 建设 中 应 考虑 到 环境 与 经 济 发 展 二 者 的 关系 ,因此 在 各 个 自然 保护 区 制订 湿地 环境 保护 策 略 时 ,应 认识 到 保护 的 目的 是 为 了 合理 利用 , 既 要 从 长 远 考 虑 ,保护 生态 环境 ,保护 生物 多 样 性 ,又 要 根据 中 国 的 国情 与 经 济 发 展 的 需要 ,循序 渐进 , 作 好 综合 平衡 ,应 避免 那些 可 行 性 较 小 的 机 械 式 的 湿地 环境 保护 方式 , 代 之 于 开发 与 保护 并 行 的 方式 ,使 生态 环境 做 到 良性 循环 , 同 时 兼顾 当前 的 经 济 发 展 利益 。 在 湿地 自然 保护 区 的 布局 上 ,要 适当 加 快 东部 和 西藏 地 区 的 自然 保护 区 建设 步伐 ,进一步 在 数量 和 面积 上 有 所 增加 ,抓紧 抢救 一 批 保存 较 好 的 自然 环境 生态 系统 。 3.4 污染 控制 技术 的 研究 与 推广 348 : 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 3.4 污染 控制 技术 的 研究 与 推广 30 多 年 来 ,我 国 在 开展 环境 保护 研究 工作 中 逐步 开发 了 关于 控制 工业 和 城乡 废物 污染 、 农药 化 学 物质 污染 的 技术 ,由 于 这 些 技术 也 可 以 用 于 生物 多 样 性 保护 ,应 充分 发 挥 这 些 已 有 技 术 的 作用 ,同时 也 应 不 断 开 发 新 的 技术 ,并 加 以 推广 。 表 3 各 地 区 工业 废水 排放 及 处 理 情 况 废水 排放 其 中 工业 废水 工业 废水 排放 工业 废水 工业 废水 处 理 二 总 量 总 量 达标 量 处 理 量 ` 排放 达标 量 全 3555888 2194919 1204858 1793426 450326 北京 96983 39173 24260 64034 9579 天 津 41290 21290 13844 25098 3888 河北 120058 87052 58815 127899 .24427 山西 58222 40856 16708 48855 6845 内 蒙古 38896 25488 9264 29174 4078 LT 218015 149081 99495 148509 42356 吉 72556 44221 22418 38509 7275 黑龙 江 129560 74093 37681 66024 12248 上 海 203153 128083 90721 105496 25503 江苏 294740 211643 141583 85494 32428 浙江 171748 105734 71569 ， 43293 15854 安徽 127129 87048 42843 67309 13540 福建 94339 57316 23316 40072 12675 江西 104763 70685 30214 43561 10742 山东 142322 86350 41607 140528 24222 河南 148978 92518 42116 95197 15344 湖北 274201 141251 80706 104932 30507 湖南 181590 155427 88924 105458 39311 广东 296025 139762 71252 98512 36929 广西 144538 93158 45062 61829 18300 海南 20371 9950 3145 5190 1496 川 291940 158189 72970 99089 31008 贵州 40913 25854 12130 33830 5579 云南 68160 45149 13527 36013 5884 西藏 4077 2578 3 陕西 69839 36352 22345 36939 9174 甘肃 45120 36298 16245 25455 6647 青海 9207 5410 2682 2450 928 宁夏 13750 8118 3459 3779 853 新 疆 33404 16794 5959 10896 2706 于 砚 民 : 湿 地 生物 多 样 性 保护 与 对 策 3 3.5 湿地 生物 多 样 性 现状 与 评价 在 广泛 收集 和 利用 湿地 生物 多 样 性 信息 的 基础 上 , 查 清 我 国 湿 地 物种 资源 ,尤其 是 濒危 物 种 的 现状 和 原因 ,开发 利用 或 贸易 现状 ,以 及 采取 的 保护 措施 。 在 调查 的 基础 上 ,建立 湿地 生 物 多 样 性 系统 资料 档案 ,根据 生物 数量 及 濒危 的 程度 进行 综合 评价 ,从 而 掌握 我 国 湿 地 物种 资 源 的 概况 ,研究 其 变化 趋势 ,以 便 采 取 合 适 的 对 策 。 3.6 确定 湿地 生物 多 样 性 保护 地 点 与 物种 编目 根据 我 国 湿地 生物 多 样 性 保护 现状 与 评价 ,将 物种 分 为 濒危 、. 易 危 . 稀 有 \ 未 定 、 正 常 等 不 同 的 等 级 以 及 社会 发 展 预 测 ,对 需要 优先 保护 的 地 点 和 物种 进行 编目 ,编制 我 国生 物 多 样 性 优 先 保护 地 点 及 物种 清单 。 3.7 编制 湿地 生物 多 样 性 保护 规划 在 汇集 、 分 析 湿 地 生物 物种 资源 和 地 理 环境 调查 研究 成 果 的 基础 上 ,借助 现代 遥感 ,地 理 信息 系统 等 先进 手段 ,以 综合 的 观点 分 析 和 归纳 我 国生 物 多 样 性 分 布 特征 ,进行 至 2050 年 的 我 国 湿地 生物 多 样 性 保护 规划 ,提出 科学 的 目标 、 原则、 保护 方案 及 适用 的 配套 保障 手段 。 3.8 湿地 生物 多 样 性 宣传 湿地 生物 多 样 性 的 保护 对 广大 居民 来 说 尚 属 一 个 陌生 的 名 词 。 当 前 人 们 开发 利用 自然 资 源 意 识 浓厚 ,而 对 生物 多 样 性 保护 的 认识 不 足 , 对 国家 有 关 法 规 也 了 解 不 多 ,通过 宣传 提高 全 社会 的 保护 意识 ,增加 广大 人 民 和 群众 对 生物 多 样 性 保护 行动 的 参与 。 可 利用 广播 ` 电 视 、 报 纸 、 杂志 、 文 艺 演出 等 宣传 手段 ,经 常 进行 关于 生物 多 样 性 保护 基础 知识 和 保护 重要 性 的 宣传 。 3.9 职业 培训 加 强 各 有 关 部 门 对 刘 地 生物 多 样 性 保护 专业 人 员 的 培训 ,必须 采取 以 下 措施 。 a. 加 强 各 有 关 部 门 环境 保护 技术 培训 中 心 和 教学 设施 的 建设 ,使 之 适应 湿地 生物 多 样 性 保护 的 专业 培训 要 求 。 b. 加 强 各 有 关 培 训 中 心 师 资 队伍 的 建设 ,使 之 适应 湿地 生物 多 样 性 保护 的 专业 培训 要 求 , 促 进 专业 工作 水 平 的 提高 。 邀 请 有 经 验 的 专业 人 员 担 任教 师 , 组 织 专 家 编写 材料 ,各 有 关 部 门 积极 开展 国际 合作 ,邀请 国外 有 经 验 的 专家 来 讲学 。 使 我 国 湿地 生物 多 样 性 保护 的 水 平 提高 到 一 个 胃 新 的 阶段 。 参考 文 献 于 砚 民 . 1993. 湿地 生态 环境 研究 中 的 遥感 技术 应 用 初探 . 中 国 环境 检测 . (4): 17-19 FRR. 1996. 小 兴安 岭 地 区 湿地 植物 资源 及 其 保护 对 策 . 中 国 农业 资源 与 区 划 .(2): 42-44 FMR. 1995. 湿地 生态 环境 研究 及 其 发 展 趋势 . 中 日 合作 自然 资源 生态 环境 调查 及 评价 研究 研讨 会 论文 集 . 137-144 陈 灵芝 主编 . 1993. 中 国 的 生物 多 样 性 一 现状 及 其 保护 对 策 . 北京 :科学 出 版 社 , 1-243 WRI, IUCN. AND UNEP. 1992. Global Biodiversity Strategy Cowardin, L. M. et al. 1992. Classification of Wetland and Deepwater Habitats of the United States. Washington. D. C . WETLAND BIODIVERSITY AND STRATEGIES FOR THE MANAGEMENT OF WETLAND ECOSYSTEMS Yu Yanmin (Chinese Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012) This paper introduces the definition, function and characteristics of wetland. The main types 2 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 一 and distribution of wetland in China were described. Moreover, the strategy for wetland ecosys- tem management and its evaluation were stressed. There are 1085 species of aquatic aniamls in the wetland in China, accounting for 73% of the total of aquatic animals in China, 1040 species of which are fish. Definition, funtction and characteristics of the wetland were also discussed. Key words: Biodiversity, Chinese wetland definition 曹仁 江 :鸭绿江 口 滨 海 湿 地 自然 保护 区 保护 价值 的 研究 a ae 鸭绿江 口 滨海 湿地 自然 保护 区 保护 价值 的 研究 曹仁 江 (丹东 市 生态 环境 管理 中 心 , 辽 宁 和 丹东 118000) 摘要 ”本文 从 五 个 方面 论述 了 鸭绿江 口 滨 海 湿 地 自然 保护 区 的 保护 价值 ,提出 建立 保护 区 是 人 类 的 需要 ,也 是 我 国 自然 保护 事业 的 根本 措施 。 关键 词 湿地 自然 保护 生态 系统 每 一 个 自然 保护 区 的 建立 ,都 必须 对 其 保护 价值 进行 全 面 的 考察 和 研究 ,这 是 自然 保护 区 建设 中 一 项 非常 必要 和 不 可 忽视 的 工作 。 本 文 试 对 鸭绿江 口 滨海 湿地 自然 保护 区 的 保护 价值 作 以 初步 探讨 。 鸭绿江 口 滨 海 湿 地 自然 保护 区 建设 9 年 来 ,得 到 了 较 完 好 的 保护 ,而 且 愈 来 愈 受 到 国内 外 有 关 方 面 的 关注 和 重视 。 它 的 建立 存在 和 发 展 , 不 仅 与 国际 上 日 益 重 视 环 境 和 我 国 发 展 自然 保护 事业 的 政策 密切 相关 ,更 主要 是 由 鸭绿江 口 滨 海 湿 地 自然 保护 区 具有 重要 的 价值 所 决定 。 鸭绿江 口 滨海 湿地 自然 保护 区 有 着 重要 的 保护 价值 , 试 从 以 下 几 个 方面 来 加 以 论述 。 1 温带 湿地 生态 系统 的 完好 代表 鸭绿江 口 滨 海 湿 地 自然 保护 区 位 于 东经 120"21`39 ”一 123"30“ 50" ,北纬 39"40 50 “一 40 30’ , 相 邻 于 朝鲜 民主 主义 人 民 共 和 国 ,地 理 位 置 独特 。 它 以 鸭绿江 河口 大洋 河 河 口 为 中 心 ， 沿 93 km 长 的 海岸 线 , 由 东 向 西 呈 带 状 分 布 ,总 面积 达 108000 公顷 。 整 个 保护 区 生态 系统 功 能 稳定 ,结构 复杂 , 既 有 内 陆 湿 地 生态 系统 和 水 域 生 态 系统 的 特征 ,又 具有 海洋 和 海岸 生态 系 统 的 特征 , 且 通 过 食物 链 的 作用 将 两 者 有 机 的 串联 在 一 起 形成 了 一 个 复杂 的 复合 生态 系统 。 由 于 受 人 为 活动 的 干扰 较 小 ,生态 结构 基本 没有 受到 破坏 ,生态 系统 比较 完整 ,是 一 个 保护 较 好 的 自然 综合 体 。 鸭 绿 江口 滨海 湿地 自然 保护 区 由 内 陆 \ 芦 鞋 沼泽、 沿海 滩涂 浅海 海域 和 岛 同等 多 种 生态 系统 组 成 ,形成 典型 的 河口 -滨海 湿地 特征 , 即 鸭 绿 江 口 温 带 湿 地 自然 生态 系 统 。 这 种 生态 系统 是 历史 长 期 发 展 自然 形成 的 结果 ,是 一 种 具有 代表 性 的 天 然 生 态 系统 。 在 这 里 ,可 以 进行 湿地 生态 系统 基础 理论 的 研究 ,也 可 探索 湿地 生物 种 物种 区 分 发 生 RERA 然 演 变 的 规律 ,为 保护 我 国 东北 部 地 区 珍稀 濒危 动 ` 植 物资 源 ,更 为 人 类 保存 一 座 永 久 性 的 滨 海 湿 地 野生 生物 的 基因 库 和 自然 资源 宝库 。 从 全 球 环境 的 角度 来 看 ,鸭绿江 口 滨海 湿地 自然 保护 区 所 代表 的 生态 系统 ,对 于 温带 湿地 生态 系统 的 结构 、 功 能 和 生产 力 等 方面 的 研究 有 着 非 常 重要 的 意义 。 我 国政 府 于 1994 年 ,把 它 列 为 我 国 首 批 重点 湿地 。 2 巨大 的 天 然 基 因 库 由 于 受 地 形 气候 土壤 潮汐 等 自然 条 件 的 影响 ,鸭绿江 口 滨海 湿地 自然 保护 区 ,生物 资 源 丰 富 ,物种 繁多 。 据 初步 调查 ,保护 区 内 共 发 现 高 等 植物 64 科 289 种 、 鸟 类 44 科 240 Hf 类 88 种 、 底 栖 动物 74 种 浮游 动物 54 种 、 浮 游 植物 $5$ 种 ,还 有 尚未 统计 的 昆虫 资源 。 区 内 有 世界 濒危 植物 野 大 豆 ,世界 濒危 鸟 类 黑 嘴 鸥 和 斑 背 大 苇 营 在 此 栖息 繁殖 。 保 护 区 内 有 国家 —-RRP SEATS. ACS. ABS 8 种 ,国家 二 级 保护 鸟 类 豆 雁 \ 大 天 鹅 等 29 种 。 中 日 候 ae 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 鸟 保 护 协定 规定 保护 的 227 种 中 ,在 该 地 发 现 121 种 , 占 列 人 总 数 的 55.3% ;中 澳 候 鸟 保护 协 定 规定 保护 的 81 种 中 ,在 该 地 发 现 43 种 , 占 列 人 总 数 的 S3% , BR A SE SAR TT 在 此 栖息 ,也 是 珍稀 物种 凤 类 的 繁殖 地 ,另外 还 发 现 了 华北 区 系 代 表 动 物 金钱 峙 等 。 在 这 里 保 存 了 如 此 众多 的 动物 和 植物 ,可 视 为 一 座 巨 大 的 天 然 基因 库 。 在 现在 和 未 来 将 会 给 人 类 提供 宝贵 的 材料 。 璧 如 ,人 类 为 繁殖 有 益 于 人 类 的 动 \ 植 物 时 ,保护 区 能 够 提供 种 源 ,也 为 生物 分 类 ,发现 新 种 和 寻找 新 的 生物 资源 提供 研究 场所 。 它 的 存在 可 以 拯救 和 保存 许多 濒于 灭绝 的 物种 ,不 致 于 使 许多 动 \ 植 物种 类 在 人 类 还 未 来 得 及 充分 认识 和 利用 之 前 ,就 遭 到 灭绝 。 必 须 清楚 认识 到 , 像 鸡 绿 江 口 滨 海 湿 地 自然 保护 区 这 样 保 存 完 整 的 天 然 基因 库 是 为 数 不 多 的 , 因 此 , 它 能 得 以 保存 不 仅 是 自然 保护 的 需要 ,更 主要 是 人 类 社会 持续 发 展 的 需要 。 3 综合 性 的 科学 研究 基地 和 理想 的 教学 实习 场所 鸭绿江 口 滨 海 湿 地 自然 保护 区 的 保护 对 象 是 生态 环境 和 物种 , 它 是 保持 着 原始 状态 的 自 然 综 合体 ,是 由 多 个 生态 系统 组 成 的 复合 生态 系统 ,具有 独特 性 、 多 样 性 典型 性 、 珍 稀 性 等 特 点 , 既 有 华北 区 系 的 代表 动 \ 植 物 , 又 有 东北 区 系 的 代表 动 \ 植 物 ,是 两 个 动 \ 植 物 区 系 的 交汇 过 渡 地 带 , 有 着 丰富 的 生物 多 样 性 。 其 独特 的 地 质 、 地 角 ,使 其 成 为 生态 AD WARK, 地 质 、 地 理 、 土 壤 \` 气象 等 多 学 科 的 实验 基地 ,同时 也 成 为 生态 生物、 地 质 、 地理 海洋 等 学 科 理 想 的 科学 研究 基地 和 教学 实习 场所 。1987 年 以 来 ,韩国 .日 本 等 国家 的 专家 、 学 者 对 鸭绿江 口 滨海 湿地 自然 保护 区 进行 了 考察 。 仅 在 1995 年 ,就 有 5$0 余 名 国内 专家 教授 .学 者 和 科研 人 © 员 到 这 里 进行 考察 和 研究 ,有 三 所 大 专 院 校 100 余 名 师 生 来 这 里 进行 教学 实习 。 通 过 考察 ， 专家 一 致 认为 :鸭绿江 口 滨海 湿地 自然 保护 区 是 一 座 物种 丰富 ,不 可 多 得 的 庞大 的 生物 基因 库 , 整 个 生态 系统 具有 完整 性 和 连续 性 ,具有 特殊 的 保护 、 科 研 \ 教 学 宣传 .旅游 \ 观 赏 价 值 。 该 区 的 保护 与 合理 开发 , 必 将 为 我 国 的 经 济 建 设 做 出 贡献 。 4 维护 生态 平衡 ,保持 环境 稳定 沼泽 滩涂 是 湿地 生态 系统 的 重要 组 成 部 分 ,湿地 是 保护 环境 稳定 、 维 护 生 态 平衡 的 主要 AR, AK ,自然 保护 区 内 的 大 面积 湿地 如 果 遭 到 破坏 ,这 里 的 生态 系统 将 失去 其 主体 ,其 芝 水 调 洪 、 调 节气 候 \ 净 化 水 质 等 生态 功能 将 丧失 ( 王 飞 ,1990) ,陆地 淡水 海水、 滩涂 等 环境 内 的 生物 就 会 减少 ,甚至 消失 ,东北 亚 这 一 重要 的 鸟 类 栖息 和 迁 徒 站 也 将 消失 。 由 此 可 见 ,湿地 的 丧失 ,必然 打破 这 个 生态 系统 的 相对 稳定 ,出 现 生态 平衡 的 严重 失调 ,造成 严重 的 环境 问题 。 然而 , 正 是 由 于 自然 保护 区 内 湿地 的 存在 , 才 使 得 区 内 动 \ 植 物 和 水 生生 物 得 以 大 量 的 繁 殖 和 生存 ,并 在 生态 系统 内 进行 着 物质 的 循环 和 能 量 的 流动 。 也 正 由 于 自然 保护 区 内 湿地 存 在 ,使 得 它 不 仅 对 我 国 北方 ,而 且 对 朝鲜 等 邻 国都 将 产生 重要 的 影响 。 因 此 ,我 们 可 以 说 鸭 绿 江口 滨海 湿地 是 辽东 区 域 生 态 平 衡 的 主要 维护 者 。 5 旅游 的 胜地 鸭绿江 口 滨海 湿地 自然 保护 区 人 文 景观 资源 十 分 丰富 。 著 名 的 甲午 海战 遗址 前 阳 吉 人 类 遗址 、 孤 山 古 建筑 群 大 鹿 岛 风景 旅游 区 均 在 区 内 。 大 鹿 岛 北 坡 山 势 险峻 , 南 坡 平缓 ,水 清 沙 洁 , 成 了 天 然 的 海滨 浴场 ,为 理想 的 避暑 胜地 。 明 末 抗 金 名 将 毛 文 龙 的 碑 亭 意 立 在 岛 上 ;清朝 民族 英雄 邓 世 昌 指挥 的 北洋 水 师 致 远 号 和 另外 三 艘 战舰 与 日 本 侵略 者 海战 沉没 于 此 ,为 中 华 儿女 不 旦 强暴 抵御 外 侮 ,谱写 了 一 曲 翡 壮 的 战歌 ,功绩 名 垂青 史 ( 辽 宁 省 文物 委员 会 编 ,1994) 。 孤 山 古 建筑 群 ,是 辽宁 省 现 有 较 完 整 的 佛 、 儒 、 道 三 大 教 古 刹 之 一 (辽宁 省 文物 委员 会 编 ， 1994) . Fae 2 ib A 5k AC, , 牌 态 书法 堪 称 一 绝 ,气势 宏伟 ,古朴 典雅 。 曹仁 江 :鸭绿江 口 滨海 湿地 自然 保护 区 保护 价值 的 研究 88 + 近年 来 ,进入 这 里 参观 游览 的 人 数 逐 年 增多 。 今 后 , 随 着 人 们 生活 水 平 的 提高 ,人 区 游览 的 人 会 大 幅度 增长 。 这 里 需要 指出 的 是 ,在 自然 保护 区 的 实验 区 内 开展 一 定 的 旅游 活动 ,只 要 合理 规划 ,统一 管理 是 可 行 的 ,一 方面 它 能 提高 保护 区 自 养 能 力 , 另 一 方面 , 它 又 能 提高 人 们 对 保护 区 的 深入 认识 ,使 保护 区 得 到 更 好 的 保护 ,为 人 类 所 用 ( 王 飞 1990)。 从 以 上 可 以 看 出 ,鸭绿江 口 滨海 湿地 自然 保护 区 有 很 高 的 保护 价值 , 它 的 建立 是 人 类 眼前 利益 与 长 远 利益 结 合 起 来 加 以 考虑 而 做 出 的 一 个 明智 之 举 , 也 是 发 展 我 国 自然 保护 事业 的 一 个 带 有 根本 性 的 措施 。 保 护 好 鸭绿江 口 滨 海 湿 地 生态 环境 和 珍稀 物种 是 我 们 的 神圣 职责 ,也 是 历史 赋予 我 们 的 伟大 使 命 。 我 们 将 加 大 鸭绿江 口 滨海 湿地 的 保护 力度 ,使 其 持久 地 为 人 类 服务 。 参 xX mw EK. 1990. 论 湿 地 及 其 保护 和 利用 一 一 以 洪湖 湿地 为 例 . 自然 资源 学 报 . 5(4): 297-303 辽宁 省 文物 管理 委员 会 办 公 室 . 1994. 辽宁 省 文物 古迹 大 观 . 沈阳 : 辽宁 大 学 出 版 社 ON THE SIGNIFICANCE OF THE CONSERVATION OF THE COASTAL WETLAND NATURE RESERVE AT THE MOUTH OF THE YALUJIANG RIVER Cao Renjiang (Ecological Environment Management Center of Dandong City, Dandong 118000) In this paper, the significance of the conservation of the coastal wetland nature reserve at the mouth of the Yalujiang River is discussed . Key words; Wetland ecosystem, Conservation, The mouth of the Yalujiang River ae, Tig 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 觅 绿 江口 滨河 湿地 自然 保护 区 生物 多 样 性 及 其 建设 的 研究 BEM RE (丹东 市 环境 保护 监测 站 ,辽宁 丹东 118002) 摘要 本 文 前 述 了 鸭绿江 口 滨河 湿地 自然 保护 区 的 自然 概况 ,论述 了 该 保护 区 的 生态 环境 与 生物 物种 的 多 样 性 \ 稀 有 性 ,进行 了 该 保护 区 的 功能 区 划分 ,并 就 资源 保护 \ 科 研 与 教育 资源 开发 与 利用 和 管理 等 工程 建设 进行 了 规划 。 关键 词 湿地 生物 多 样 性 功能 区 建设 鸭绿江 口 滨 河 湿 地 自然 保护 区 位 于 辽宁 省 东南 部 。 该 保护 区 为 内 陆 湿 地 和 水 域 生 态 系统 与 海洋 海岸 生态 系统 类 型 ,生态 系统 复杂 ,生物 种 类 繁多 。 该 保护 区 的 对 我 国 珍稀 、 濒 危 物 种 的 长 期 保护 和 本 地 区 自然 资源 的 可 持续 利用 有 着 十 分 重要 的 意义 。 1 湿地 保护 区 的 自然 概况 1.1 地 理 位 置 和 范围 鸭绿江 口 滨河 湿地 自然 保护 区 东 起 鸭绿江 口 文安 滩 岛 , 西 至 辽宁 东港 市 与 庄 河 县 交界 处 ， 北 起 稚 大 公路 , 南 临 黄海 。 东 西 长 约 120 km ,南北 宽 约 25 km, 整 个 保护 区 沿 东 港 市 境内 海岸 线 呈 带 状 分 布 ,地 理 坐 标 是 东经 120"21“39“ 一 123 30 50 ,北纬 39°40’ 50” ~ 40°30”, FA Pa Hh. FY 2 TELE MEO A Ye YY Jo DE BE BB 9}, RATT AL 108057 公顷 ,其 中 陆地 面积 31183 ZV, 芦苇 面积 6007 公顷 ,滩涂 面积 24200 公顷 。 浅 海 海 域 (海域 潮 间 带 以 下 至 5 m 等 深 线 之 间 ) 面 FA 46667 公顷 。 1.2 +H - 保护 区 地 势 低洼 平坦 ,主要 是 第 四 纪 以 来 黄海 经 历 了 多 次 海面 变化 ,至今 10000 年 前 所 发 生 的 冰 后 期 海 侵 , 使 海水 NENNE 和 NW 两 组 断裂 构造 人 侵 ,当时 的 海岸 线 比 现在 深入 十 至 数 十 公里 ,形成 了 港湾 溺 谷 。 由 于 地 热 等 条 件 适 宜 ABS .港湾 的 边缘 部 发 育 了 沼泽 MES 气 河 洪 海 退 的 发 育 ,形成 了 鸭绿江 口 \ 大 洋 河口 冲积 三 角 洲 平原 。 保 护 区 的 地 瑶 可 划分 三 个 大 的 地 瑶 单 元 , 即 湿 地 平原 滩涂 河口 沙洲 和 水 下 三 角 洲 。 1.3 气候 保护 区 属于 温带 湿润 季风 气候 。 冬 季 漫 长 ,夏季 较 短 , 受 海洋 影响 , 冬 无 严寒 , 夏 无 酷暑 ， 年 平均 气温 9.9 C ,历年 最 低 气 温 -28.2 C ,最 高 气温 33.9 TC ,无 霜 期 203 d ,年 降水 量 1039 mm, 年 均 日 照 数 2368.6 h, 优 越 的 气候 条 件 对 生物 的 生长 发 育 极为 有 利 。 14x 保护 区 内 河流 密布 ,南北 贯通 ,由 北向 南 注入 黄海 。 较 大 的 河流 有 2 条 ,年 径流 量 达 247 亿 mz 。 2 湿地 保护 区 的 生物 多 样 性 2.1 生态 环境 的 多 样 性 保护 区 中 包括 了 陆地 水域, 湿地 海洋 和 海岸 等 生态 系统 ,具有 丰富 的 生态 环境 多 样 性 。 董 志 刚 等 :鸭绿江 口 滨河 湿地 自然 保护 区 生物 多 样 性 及 其 建设 的 研究 SO 2.1.1 芦苇 沼泽 芦苇 沼泽 是 该 湿地 保护 区 中 最 主要 组 成 部 分 ,主要 分 布 于 鸭绿江 口 和 大 洋 河 口 。 芦 苇 沼 泽 生 态 系统 中 ,植物 种 类 少 ,区 系 组 成 贫乏 ,草本 植物 多 , 木 本 植物 少 。 芦 革 为 优势 种 ,芦苇 高 2~3 m, 植 株 稠 密 ,每 平方 米 100 KR, AH 0.6~1.2 cm, 和 群落 中 混 有 香 蒲 \ 草 猜 等 湿 生 植物 ,下 部 有 碱 医 和 海滩 苦 草 。 这 里 形成 了 芦 革 沼 泽 、 鹤 、 览 、 革 莺 生态 类 群 , 是 丹顶鹤 、 苍 览 、 草 览 等 乌 ”类 生活 在 迁徙 时 停歇 地 AES SS 70 多 种 鸟 类 的 繁殖 地 。 2.1.2 MER MERBESZAALAONBRHAYAA SERELAARRMBERRKRE. 物 的 优势 种 为 碱 茵 ,动物 的 优势 种 为 天 津 厚 稻 ARES BSGRSRETRODRAMBEW. 2.1.3 滩涂 滩涂 是 周期 性 受潮 水 侵 和 地带 ,第 一 生产 力 较 低 ,但 海潮 周期 性 携带 来 大 量 的 有 机 物质 ， 为 这 里 生活 的 动物 提供 了 丰富 的 食物 饵料 ,主要 动物 是 无 脊椎 动物 , 共 70 余 种 。 2.1.4 河口 湾 该 保护 区 接纳 了 12 条 河流 ,其 中 以 鸭绿江 和 大 洋 河 口 两 个 河口 湾 为 最 大 。 河 口 湾 生态 系 统 中 浮游 生物 种 类 为 最 多 , 约 110 种 且 生 物 量 较 大 ,是 黄海 北部 海域 重要 渔场 ,主要 经 济 鱼 类 30 余 种 ARRAN A REAR MAK HFS. 2.1.5 浅海 海域 浅海 海域 是 保护 区 面积 最 大 部 分 ,该 浅海 海域 水 文 条 件 优越 ,年 径流 量 247 亿 m” ;水质 状 况 良 好 , 除 石油 类 超过 国家 海水 一 级 标准 外 ,其 他 项 目 均 达 到 国家 一 级 标准 ;四 种 营养 盐 ( 氢 氮 、 硝 酸 盐 、 亚 硝酸 盐 和 磷酸 盐 ) 成 分 含量 极 高 。 使 这 里 形成 黄海 北部 鱼 类 的 索 饵 场 , 水 产 资源 达到 一 定 的 数量 ,形成 捕捞 规模 。 2.2 生物 物种 的 多 样 性 保护 区 内 生态 系统 复杂 ,已 形成 了 复合 生态 系统 ,为 各 种 各 样 的 生物 提供 了 食物 和 栖息 环 境 , 使 保护 区 内 的 物种 具有 多 样 性 和 稀有 性 。 2.2.1 植物 的 多 样 性 和 称 有 性 到 目前 为 止 保护 区 内 共 发 现 植物 334 种 , 低 等 植物 55 种 、 高 等 植物 289 种 ,其 中 包括 国家 级 珍稀 濒危 植物 野 大 豆 (Giycizne soja ) 和 多 种 国家 重点 保护 植物 。 2.2.2 动物 的 多 样 性 和 稀有 性 保护 区 内 现 已 发 现 鸟 类 240 种 、 鱼 类 88 HLA 3 种 、 哺 乳 类 6 种 、 底 栖 动 物 54 种 ,其 中 世界 珍稀 鸟 类 有 黑 嘴 鸥 (Layus saundersi ) RAKES ( Megaiurus pyyeri ) ,国家 一 级 保护 AFA Ft IH ( Grus japonensis ), At #5 (Grus vipio).K ¥3( Otis tarda dybowskii) RAAB (Ciconia cicocia boyciana S.), %#8(Ciconia nigra) ¥ 8H, HRKROIXRARPRSKHAKEB (Cygnus cygnus cygnus ) \@ IE ( Anser fabalis serrirosstris S.)“ 20 余 种 ,还 发 现 了 华北 动物 区 WY AR Ze oh Wy Be HE ( Peiophylax plancyi ) 3 自然 保护 区 的 功能 区 划分 为 使 保护 区 中 自然 资源 得 到 应 有 的 保护 与 合理 的 开发 利用 ,进行 了 保护 区 总 体 规 划 。 根 据 保 护 区 的 生态 环境 资源 发 布 和 外 界 对 保护 区 的 干扰 程度 ,为 更 好 地 保护 自然 资源 和 合理 地 开发 利用 资源 ,对 保护 区 进行 了 功能 区 划分 ,将 保护 区 分 为 核心 区 、 缓冲 区 和 实验 区 ,并 分 为 9 小 区 。 ‘SG ¢ 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 3.1 核心 区 核心 区 总 面积 为 14642 公顷 , 占 保护 区 总 面积 13.55% ,以 孤 山 芦苇 沼泽 为 核心 ,同时 确 定 厦 子 沟 文安 淮 、 东 港 港 区 、 北 井 子 和 黄土 坎 等 核心 小 区 共 6 个 部 分 ,该 区 中 包含 了 芦苇 沼 泽 海洋 海岸、 河口 湾 滩涂 等 生态 环境 。 3.2 缓冲 区 缓冲 区 位 于 核心 区 以 外 地 区 ,可 防止 核心 区 受 外 界 影响 的 作用 ,总 面积 71057 A, AR 护 区 总 面积 的 65.76% ,该 区 中 包含 了 陆地 沼泽、 滩涂 和 浅海 海域 4 种 生态 类 型 ,主要 进行 从 事 科 学 研究 、 观测 教学 实验 和 科学 实验 活动 。 3.3 实验 区 实验 区 缓冲 区 以 外 地 区 ,总 面积 22358 公顷 , 占 保 护 区 总 面积 的 20.69% 。 该 区 有 农田 、 滩涂 海洋 和 岛屿 等 生态 类 型 ,可 以 进行 从 事 科 研 实验 .教学 实习 、 参 观 考察 .珍稀 物种 繁育 ik 游 和 一 般 性 生产 活动 。 根 据 实际 情况 设立 了 3 个 小 区 : 北 井 子 珍稀 动物 繁育 实验 区 、 东 港 实验 DX 大 鹿 岛 风景 旅游 区 。 4 自然 保护 区 的 建设 为 保证 保护 区 自然 作用 得 以 保存 ,使 这 一 瑰宝 持久 地 为 人 类 服务 ,必须 对 自然 保护 区 进行 建设 ,主要 工程 有 :资源 保护 工程 建设 .科研 与 宣教 工程 建设 资源 开发 与 利用 工程 和 管理 工程 建设 。 4.1 资源 保护 工程 建设 资源 保护 工程 建设 是 保护 区 建设 的 重点 ,也 是 资源 得 以 保护 的 保证 。 4.1.1 核心 区 入 口 标志 工程 此 项 工程 包括 :人 口 标志 、 值 班房 、 鸟 敬 亭 。 建 设 在 核心 区 与 缓冲 区 交界 处 ,投资 11 万 。 4.1.2 界桩 标牌 工程 为 保证 保护 区 的 管理 ,按照 规定 并 结合 保护 区 的 自然 地 段 因 地 制 宜 设 置 保护 区 边界 界桩 、 核 心 区 界桩 、 限 制 性 界桩 指示 性 标牌 、 解说 性 标牌 和 保护 区 名 称 标牌 等 。 FER AE 77 个 ,标牌 113 个 ,投资 12.31 万 元 。 4.1.3 刺 铁丝 网 工程 保护 区 的 周边 地 区 经 济 活动 较为 发 达 ,对 于 人 、 畜 易 进 入 地 区 设置 刺 铁丝 网 ,禁止 人 、 畜 人 区 ,修建 新 黄土 坎 一 一 孤 山 公路 南 侧 和 孤 山 镇 一 核心 区 西 侧 刺 铁丝 网 工程 ,共计 19264 m, 4% ¥ 319.02 Ax. 4.1.4 望 塔 工程 在 核心 区 北 侧 ,修建 蜡 望 塔 , 塔 高 20 m, 投 资 20 万 元 。 4.1.5 基础 设施 工程 为 保证 保护 区 开展 好 各 项 工作 ,必须 进行 保护 区 管理 机 构 的 基础 设施 建设 。 管 理 局 .管理 站 办 公用 房 等 建设 用 房 面积 3300m2 ,投资 326 万 元 。 4.2 科研 与 宣教 建设 保护 区 是 生态 学 、 生 物 系 ` 地 质 学 \ 地 理学 古生物 学 以 及 诸多 学 科 的 研究 基地 ,必须 利用 这 一 优势 开展 科学 研究 和 宣传 教育 ,进行 科研 与 宣传 建设 。 科研 建设 以 实验 室 为 主 ,包括 环境 研究 室 \ 生 物 研究 室 、 标 本 室 建 设 ,开展 科研 监测 , 动 、 植 物种 群 数量 与 季节 消长 变化 .时 间 与 空间 分 布 等 ,建设 投资 15 万 元 。 宣传 教育 建设 以 科普 室 音像 室 和 标本 室 为 主 ,建设 投资 20.48 万 元 。 董 志 刚 等 :鸭绿江 口 滨河 湿地 自然 保护 区 生物 多 样 性 及 其 建设 的 研究 * O07 * 4.3 资源 开发 与 利用 建设 工程 资源 开发 利用 是 在 实验 区 和 保护 区 外 围 地 区 进行 自然 资源 的 开发 和 多 种 经 营 ,一 方面 使 资源 得 到 合理 开发 利用 , 另 一 方面 增加 得 到 合理 开发 利用 ,增加 该 保护 区 收入 ,增强 自 养性 。 资源 开发 与 利用 建设 工程 主要 包括 生物 资源 开发 利用 建设 景观 资源 开发 利用 建设 。 4.3.1 生物 资源 开发 利用 建设 主要 以 建设 养殖 厂 \ 水 产品 深加工 厂 为 主 , 以 投资 少 技 术 含 量 较 低 起 步 , 适 当 加 大 力度 。 WY He FR FS ,技术 投资 10 万 元 。 4.3.2 景观 资源 开发 利用 技术 保护 区 人 文 景观 和 自然 景观 丰富 ,如 孤 山 古 建 筑 群 大 鹿 岛 风景 名 胜 区 、 东 港 港 区 景观 以 芦苇 沼泽 海洋 等 为 开展 旅游 观光 葛 定 了 物质 基础 ,也 为 保护 区 的 自 养 提供 条 件 。 建 设 投资 36 万 元 ,开展 旅游 观光 活动 。 4.4 管理 工程 建设 该 保护 区 在 经 济 发 达 地 区 , 且 战 线 长 ,必须 加 强 保 护 区 的 管理 工作 ,进行 管理 工程 建设 。 近期 内 将 增加 管理 人 员 ,编制 至 20 人 ,事业 经 费 每 年 25 万 元 ,同时 指定 出 相应 的 保护 区 管理 办 法 ,加 强 管理 人 员 的 业务 知识 培训 。 通过 以 上 工程 的 建设 ,使 物种 、 生 境 得 以 保护 ,经济 与 环境 协调 发 展 ,造福 于 子孙 后 代 。 参 考 文 献 陈 灵芝 (主编 ). 1993. 中 国 的 生物 多 样 性 一 一 现状 及 保护 对 策 . 北京 : 科学 出 版 社 ,164 一 218 世界 资源 研究 所 等 著 . 1993. 全 球 生物 多 样 性 策略 . 北京 : 中 国标 准 出 版 社 ,1- 26 辽宁 省 海岸 带 办 公 室 中 国 科 学 院 院 生物 多 样 性 委员 会 译 编 . 1989. 辽宁 海岸 和 海洋 资源 综合 调查 及 开发 利用 报告 . KE: 大 连理 工大 学 出 版 社 ,4- 101 FRR. 1995. 大 兴安 岭 地 区 湿地 秆 态 环境 及 其 保护 对 策 . 环境 科学 研究 . 8 (6):12- 16 WAR. 1995. 海南 岛 生 物 多 样 性 保护 研究 . 环境 科学 研究 . 7 (3): 27-29 A STUDY ON THE BIODIVERSITY AND THE CONSTRUCTION OF THE NATURE RESERVE OF THE COASTAL WETLAND AT THE MOUTH OF THE YALUJIANG RIVER Dong Zhigang , Wet Chun (Dandong Environment Protecting and Monitoring Station, Dandong 118002) In this paper, the physical conditions of the nature reserve of the coastal wetland at the mouth of the Yalujiang River were introduced, and the information of its ecological environment, its biodiversity, its rare and endangered species of organisms and its functional division was pro- vided. Finally, a plan on the conservation of the natural resources , the scientific research and ed- ucation , and the exploitation and management of resources in this reserve is proposed. Key words: Biodiversity, Function area, Construction, Nature reserve + Joe! 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 辽宁 双 台 河口 国家 级 自然 保护 区 建设 与 生物 多 样 性 的 就 地 保护 mek SEH WHE HER (LTFRSEMACAKADPRRPREHA, LTA 124010) 摘要 过 宁 双 台 河 口 自然 保护 区 位 于 辽宁 省 盘锦 市 境内 辽东 湾 北 部 双 台 子 河 入 海 处 ,总 面积 8 公顷 。 该 区 湿地 生态 环境 独特 ,物种 资源 丰富 ,分 布 有 鱼 类 125 HARTA 14 HH 乳 动物 21 种 .昆虫 300 BK 236 种 植物 178 种 ,典型 的 滨海 湿地 生态 环境 ,为 国际 湿地 生 物 多 样 性 保护 提供 良好 的 保护 和 科研 基地 ,先后 被 纳入 “中 国人 与 生物 圈 保 护 区 网 络 ” 和 “ 东 亚 一 澳大利亚 水 鸟 迁 徙 航道 "网 络 保 护 区 。 建 区 10 年 来 ,在 有 关 部 门 和 国内 外 有 关 自 然 保护 组 织 的 支持 与 帮助 下 ,积极 开展 了 自然 资源 保护 和 科学 研究 ,加 强 了 国际 交流 与 合作 ,为 湿地 生物 多 样 性 保护 提供 理论 依据 ,初步 完善 了 保护 区 的 管理 机 构 和 基础 设施 ,进行 了 功能 区 区 划 ,建立 了 野生 动物 救护 中 心 ,制定 了 “辽宁 双 台 河口 国家 级 自然 保护 区 管理 办 法 ” ,有效 地 保 护 了 辽东 湾 北 部 湿地 生态 环境 的 完整 性 和 湿地 生物 多 样 性 ,为 国际 湿地 的 保护 作出 了 贡献 。 关键 词 保护 区 建设 生物 多 样 性 保护 双 台 河口 自然 保护 区 1 518 生物 多 样 性 研究 是 近年 来 生态 学 或 整个 生物 学 中 最 受 关注 的 热点 ,保护 生物 多 样 性 ,使 生 物资 源 得 到 永 续 利用 ,是 全 世界 社会 经 济 持续 发 展 的 重要 内 容 。 滨 海 湿 地 处 于 海陆 过 渡 地 带 ， 具有 边缘 效应 ,物种 分 布 丰富 ,是 保护 生物 多 样 性 最 重要 的 区 域 之 一 。 建 立 自然 保护 区 对 生物 多 样 性 进行 就 地 保护 是 生物 多 样 性 保护 的 最 佳 途径 。 本 文 主要 阐述 了 双 台 河口 自然 保护 区 在 加 强 自 身 建 设 的 同时 ,认真 做 好 生物 多 样 性 的 研究 ,并 在 研究 的 基础 上 ,采取 有 效 措施 进行 生 物 多 样 性 的 就 地 保护 ,为 国际 湿地 和 湿地 生物 多 样 性 保护 作出 了 积极 贡献 等 情况 。 2 双 台 河口 自然 保护 区 的 建设 2.1 自然 概况 双 台 河口 自然 保护 区 位 于 辽宁 省 盘锦 市 境内 ,辽东 湾 顶 端的 双 台 子 河 人 海口 处 ,地 理 坐 标 介 于 121 45 一 122 00 下 ,40"45 一 41"10'N ,是 由 辽河 、 双 台子 河 \, 大 凌 河 等 一 系列 河流 作用 形 成 的 冲 海 积 平原 ,总 面积 80000 公顷 ,是 一 个 以 保护 丹顶鹤 、 黑 嘴 鸥 等 多 种 珍稀 水 禽 及 其 赖 以 生存 的 滨海 湿地 生态 环境 为 主 的 野生 动物 类 型 自然 保护 区 。 本 区 属 暧 温带 大 陆 性 半 湿 润 季 风 性 气候 ,四 季 分 明 ,年 平均 气温 为 8.4 允 ,年 较 差 为 34.5 已 ;全 年 平均 降水 量 为 623.2 mm, 区 内 年 平均 蒸发 量 为 1669.6 mm, 是 年 降水 量 的 2.7 倍 , 平 3 25 UR A 155 d。 地 瑶 为 冲 海 积 平原 ,地 势 低洼 而 平坦 ,由 东北 向 西南 微微 倾斜 ,海拔 高 度 为 1.3~4.0 m, $e A 1/20000 ~ 1/25000 ,海岸 地 带 地 势 低洼 , 潮 沟 发 育 ; 地 瑶 可 划分 为 三 个 单 元 : 即 湿 地 平原 滩涂 河口 沙洲 和 水 下 三 角 洲 。 水 是 构成 保护 区 河口 湿地 的 主要 生态 因素 ,包括 地 表 水 和 地 下 水 ,二 者 又 直接 或 间接 受 海 杨 福 林 等 :辽宁 双 台 河口 国家 级 自然 保护 区 建设 与 生物 多 样 性 的 就 地 保护 + Sao) = 水 和 潮水 的 影响 。 地 表 水 主要 有 由 此 流入 辽东 湾 的 大 凌 河 化 阳 河 \ 双 台子 河 \ 大 辽河 水 和 淹 汐 水 及 河口 外 区 域 浅海 水 ;地 下 水 为 埋 于 湿地 0.00 一 1.10 m 的 威 水 。 保护 区 内 的 土壤 成 士 母 质 是 由 海水 冲积 物 和 河流 冲积 物 组 成 ,质地 粘 细 , 在 地 表 水 和 地 下 水 的 作用 下 通过 生物 成 士 过 程 形成 含有 一 定 盐分 的 土壤 ,主要 土 类 有 滨海 盐 土 、 沼 泽 土 、 草 多 土 和 水 稻 土 。 由 于 双人 台 河 口 自然 保护 区 湿地 土壤 过 湿 ,盐分 较 重 ,因而 植物 区 系 组 成 贫乏 ,植被 类 型 少 ， 主要 由 水 生 和 湿 生 类 群 组 成 ,其 中 芦苇 分 布 为 优势 群落 ,面积 达 47000 公顷 ,位 居 世 界 第 一 位 。 2.2 保护 区 的 建设 台 河 口 自然 保护 区 始 建 于 1985 年 ,为 市 级 水 禽 自 然 保 护 区 ;1987 年 升格 为 省 级 自然 保 护 区 ;1988 年 ,经 国务 院 批 准 , 列 为 国家 级 自然 保护 区 ;1993 年 由 林业 部 批准 ,成 为 中 国人 与 生 物 圈 保护 区 网 络 成 员 ;1996 年 4 月 被 纳入 “东亚 一 澳大利亚 水 鸟 迁 徙 航道 网 络 " 保 护 区 。 建 区 10 年 来 ,在 林业 部 、 辽 宁 省 林业 厅 、 地 方 政 府 和 国内 外 有 关 保 护 组 织 的 支持 与 帮助 下 ,初步 完 善 了 管理 机 构 和 基础 设施 建设 ,为 有 效 开 展 生 物 多 样 性 保护 工作 打下 了 基础 。 一 是 对 自然 资源 进行 了 清查 摸底 , 划 定 了 保护 区 界限 范围 ,埋设 了 界 标 ,完成 了 总 体 规 划 ， 制定 了 长 远 规 划 。 二 是 健全 管理 机 构 ,完善 管理 体制 。 保 护 区 管理 处 下 设 资 源 管理 科 、 宣 传教 育 科 、 治 安 警察 大 队 \ 办 公 室 、 东 郭 管理 站 、 赵 圈 河 管理 站 和 滩涂 管理 站 .野生 动物 救 护 繁 育 中 心 ; 配 齐 了 管 护 和 科技 人 员 , 现 有 人 员 22 人 ,其 中 科技 人 员 11 名 。 三 是 进行 了 处 、 站 址 办 公 楼 和 职工 住宅 楼 的 建设 ,已 先后 完成 了 1000 m? 的 办 公 楼 `.1500 m” 职工 住宅 楼 .300 rm’ HRA 河 管 理 站 和 300 m? 的 滩涂 管理 站 、120 余 on’ 的 东郭 管理 站 及 宣传 教育 中 心 的 建设 ,为 湿地 管 理工 作 的 正常 开展 打下 了 基础 。 四 是 加 强 宣传 教育 ,提高 全 民 自 然 保 护 意识 和 保护 区 的 知名 度 。 双 台 河 口 自然 保护 区 范围 内 水 产 养 殖 、 渔 业 生 产 \ 水 稻 种 植 和 石油 生产 等 人 为 活动 较 多 ， 对 动 植物 资源 影响 较 大 ,必须 加 强 宣传 教育 工作 ,保护 区 管理 处 通过 印发 《关于 保护 野生 动物 的 通告 和 《辽宁 双 台 河口 国家 级 自然 保护 区 管理 办 法 》 散 发 传单 和 宣传 画 、 利用 报刊 ,电台 、 电视 台 等 宣传 媒介 ,加 强 保护 区 和 自然 保护 的 宣传 工作 ,提高 了 全 民 的 自然 保护 意识 ,对 湿地 和 湿地 生物 多 样 性 的 保护 起 到 了 积极 作用 。 五 是 把 双 台 河口 自然 保护 区 的 建设 纳入 地 方 生 态 市 建设 的 规划 ,与 地 方 经 济 建设 同步 发 展 。 保 护 区 所 在 地 盘锦 市 已 被 国家 环保 局 列 为 全 国 “ 生 态 市 建设 示范 区 ”, 双 台 河 口 自然 保护 区 的 建设 作为 一 个 重要 组 成 部 分 纳入 到 盘锦 市 “ 九 五 "和 2010 年 规划 中 ,为 保护 区 今后 的 发 展 提供 了 保障 。 3 双 台 河口 自然 保护 区 生物 多 样 性 状况 双 台 河口 保护 区 是 为 物种 保护 而 建立 的 湿地 保护 区 之 一 ,由 于 该 区 位 于 海陆 的 交错 地 带 ， 受 边缘 效应 的 影响 ,湿地 物种 分 布 极为 丰富 , 据 调 查 统计 : 共 分 布 有 植物 178 种 、 动物 808 种 。 3.1 植被 3.1.1 植被 区 系 特点 本 区 植物 区 系 特征 属 华 北 植物 区 ,区 内 少 有 木 本 植物 分 布 , 偶 见 有 零星 的 杨 、 柳 、 榆 单 株 树 ,植物 种 类 比较 单一 。 分 布 有 植物 178 种 , 呈 优 势 分 布 的 有 30 余 种 , 建 群 植物 不 过 10 种 。 由 于 没有 高 地 和 天 然 的 树林 ,植物 区 系 仅 限于 盐 沼 和 耐 盐 植 物 的 组 合 ,再 加 上 淡水 沼泽 和 于 有 旷 草地 的 种 类 。 3.1.2 植物 群落 类 型 保护 区 的 植被 由 于 受 土 壤 、 水 潮汐 的 影响 ,可 划分 为 12 个 群 系 , 即 : 树 柳 群落 (Form. * 360 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 Tamarix chinensis ), A #i iL TF WHE AA REY (Form. Nitria sibirica and Suaeda liaotungen- sis) ,罗布 麻 群 落 (Form. Apocynum venetum ) , if A HY (Form. Calamagrostis epigios ) , HY (Form. Anenrolepidium chinense ) , F 35 & fa] (Form. Phragmites communis ) , 5k A BE (Form. Aeluropus litoralis ) , 翅 th 4% HY (Form. Suaeda heteroptera ), F* 3% 18 @ (Form. Phragmites communis ) , Yi WV (Form. Typha przewalskii ) , i 3 # (Form. Potamoge- ton heterophyllus ) , 穗 状 狐 尾 菠 群 落 (Form. Myriophyllum spicatum ) 。 3.1.3 浮游 植物 本 区 有 浮游 植物 近 百 种 ,分 为 6 SRB: 淡水 喜 盐 生态 群落 :分 布 在 淡水 和 少 盐水 生境 。 优 势 种 有 颜 藻 、 细 菠 、 四 角 藻 等 。 河口 生态 类 群 :分 布 在 咸 淡 混合 水 生境 。 优 势 种 有 拟 新 月 菠 、 卵 形 衣 藻 、 绿 裸 藻 。 海水 生态 类 群 :分 布 在 河口 外 海水 生境 。 优 势 种 有 大 螺旋 藻 、 格 孔 盘 星 菠 。 沼泽 生态 类 群 : 主 要 分 布 在 芦 靶 沼 泽 。 优 势 种 有 多 变 鱼 星 菠 、 小 头 萎 形 菠 。 滩涂 生态 类 群 :分 布 在 滩涂 及 潮 沟 两 侧 。 优 势 种 有 针 杆 藻 等 。 稻田 生态 类 群 :分布 在 稻田 水 体 中 ,主要 有 北方 鱼 纹 藻 、 裸 藻 。 3.2 动物 3.2.1 种 类 组 成 辽东 湾 北部 湿地 动物 种 类 丰富 ,在 现 有 的 808 种 动物 中 ,有 无 兰 椎 动物 412 HH. HH 396 FP, OP ASE 49 种 ,分 属于 5 目 22 科 , 主 要 有 天 津 厚 稻 、 颗 粒 关公 息 、 中 华 绒 整 盘 、 对 是 、 中 国 毛 虾 等 ;昆虫 300 种 ,隶属 于 11 目 77 科 ; 软 体 动 物 有 63 种 ,隶属 于 4 个 纲 12 目 26 BL ,主要 有 文蛤 四角 蛤 是、 毛 临 等 ; 鱼 类 125 种 ,隶属 于 19 目 57 科 ,淡水 种 类 38 种 ,主要 有 鲤 . 草 、 链 鱼 等 ;海洋 鱼 类 41 种 ,主要 有 小 黄鱼 带鱼 、 白 姑 鱼 等 ; 海 、 淡 水 间 酒 游 鱼 类 16 种 , 主 要 有 黄 铺 、 鲈 鱼 \ 梭 鱼 等 ;两 栖 爬 行动 物 14 种 ,两 栖 动物 4 种 、 疏 行动 物 10 种 ; 兽 类 21 种 ,隶属 于 7 目 11 科 ,主要 有 普通 刺 独 、 狐 黄山 . 草 免 海豹 和 多 种 鼠 类 ; 鸟 类 236 种 ,隶属 于 17 目 46 科 125 属 。 3.2.2 生态 类 群 1) 浮 游 动 物 生 态 类 群 :可 分 为 五 个 生态 类 群 , 即 : 淡水 生态 类 群 ,生活 在 淡水 或 少 盐 河流 中 ,优势 种 为 绿 草 履 虫 、 各 种 轮 虫 等 。 河口 生态 类 群 , 生 活 在 河口 附近 , 咸 淡水 混合 的 少 盐 和 多 盐水 河 段 中 ,优势 种 有 爪 猛 水 草 、 河 壳 虫 等 。 海水 生态 类 群 , 生 活 在 河口 外 多 盐水 或 海水 中 ,以 眼 点 滴 虫 变形 滴 虫 有 和 孔 虫 等 。 沼泽 生态 类 群 ,生活 在 沼泽 的 静水 中 ,优势 种 有 有 节 鳞 壳 虫 .长 腹 近 剑 水 草 等 。 稻田 生态 类 群 ,生活 在 稻田 水 体 中 ,主要 有 绿 眼 虫 舟 形 虫 等 。 2) 无 脊椎 动物 生态 类 群 : 按 生境 特点 可 分 为 淡水 和 海水 两 个 生态 类 群 。 淡水 生态 类 群 ,生活 在 不 受 海水 影响 的 淡水 湖沼 中 ,代表 种 有 昔 仆 螺 和 卵 昔 仆 螺 等 。 海水 生态 类 群 , 生 活 在 滩涂 和 海域 ,主要 种 类 有 天 津 厚 稻 、 泥 螺 文蛤 海 孝 ,对虾 和 毛 昨 3) 兰 椎 动物 生态 类 群 , 主 要 分 为 以 下 几 种 类 和 群 : 疡 苇 沼 泽 鸟 类 生态 类 群 :该 鸟 类 群 分 布 在 本 区 占 地 面积 最 大 的 芦 革 生 长 区 ,也 是 淡水 、 浅 水 水 域 广阔 的 地 区 , 除 生 长 有 茂密 的 芦苇 外 ,还 分 布 有 浮 萍 、 三 棱 草 、 香 蒲 等 ,该 区 鸟 类 群 的 代 杨 福 林 等 :辽宁 双 台 河口 国家 级 自然 保护 区 建设 与 生物 多 样 性 的 就 地 保护 + ao RRA SWS NAB RES AES ,丹顶鹤 于 本 区 繁殖 ,大 革 莺 是 夏季 的 优势 种 。 滩涂 碱 蓬 鸟 类 群 : 分 布 在 较 长 的 海岸 线 和 大 面积 滩涂 处 ,特别 是 河流 和 人 海 处 , 除 生 长 有 碱 茵 外 ,几乎 没有 其 他 植物 生长 分 布 ,常见 的 种 类 有 黑 腹 滨 艇 、. 黑 尾 肤 敌 、 红 嘴 鸥 . 黑 嘴 鸥 、 苍 览 、 雁 鸭 和 其 他 艇 类 等 。 红 嘴 鸥 为 本 区 代表 种 。 农田 草地 鸟 类 群 : 分 布 在 道路 两 旁 \ 水 田 和 荒草 旬 RRA BB SB RES KW ke 等 。 冬 季 有 风头 百灵 等 。 河沿 沟渠 鸟 类 群 : 主 要 分 布 在 河流 、 渠 道 \ 水 塘 岸 边 。 代 表 种 有 草 览 AE CAS Ae 等 。 BRASKRE: EZARE. ARR. CEM MH SASF. 3.3 重要 物种 的 分 布 台 河 口 自然 保护 区 分 布 有 状 椎 动物 396 种 ,其 中 国家 一 级 保护 动物 4 种 , 即 丹顶鹤 、 白 S.A 2B —RAPOD 28 种 ERZRAKS BAB ARK AME. REAR 渤海 斑 海 NS. APARSRPOEMERPH SK 145 种 ,中 澳 候 鸟 保护 协定 规定 保护 的 鸟 类 46 HERR BARABZRPRLHMHAA MS AS SES RABE RAKSS 渤海 Pies ARMEKSFEAM BAAD TNR ben EP OHRRKAEHS 殖 地 TAY, MABE EPIL AK FEM KAN 7 KER K PERSE SH, 本 区 不 仅 是 鸟 类 南北 迁徙 路 线 的 主要 停 软 地 ,也 是 重要 繁殖 地 ,在 分 布 的 236 种 鸟 类 中 ， ABS 53 种 、 旅 鸟 165 种 、 冬 候鸟 11 种 、 留 鸟 7 种 ;区 内 广阔 的 潮 间 带 滩 涂 是 在 西伯 利 亚 和 东南 亚 ( 或 澳大利亚 ) 间 长 途 迁 飞 的 涉 禽 良好 的 停 软 与 取 食 场所 ,因而 在 国际 湿地 和 湿地 生物 多 样 性 保护 方面 居于 重要 地 位 。 4 生物 多 样 性 的 就 地 保护 4.1 科学 划分 功能 区 本 保护 区 的 边界 基本 是 按 东 郭 、 赵 圈 河 两 个 贰 场 内 的 湿地 范围 划分 的 ,为 了 与 区 内 生产 单 位 结合 ,便于 保护 管理 , 按 革 场 分 场 (管区 ) 的 范围 ,划分 为 两 个 功能 区 。 核心 区 :包括 河东 以 赵 圈 河 革 场 的 向 阳 管 区 和 红旗 管区 分 界线 , 南 至 接管 厅 , 东 从 罗锅 糖 铺 、 拐 弯 铺 、 虾 场 起 至 双 台 子 河 ;河西 包括 东郭 贰 场 的 孙 家 流 子 分 场 . 罗 家 分 场 , 小 河 分 场 全 部 、 三 道 沟 南 面 的 预 征地 \ 南 至 辽东 湾 冰 凌 线 以 下 ,面积 49000 AM (包括 双人 台子 河 主 河道 ) , 占 保 FR MRA 61.0%, HEAR SH 34000 公顷 , 占 核心 区 的 70.3% , KB 2H 6800 公 项 , 占 核心 区 的 13.9% , MAF 7600 AM, FH RA 15.8%. 实验 区 :本 区 是 保护 区 进行 科学 实验 的 主要 场所 ,同时 兼 有 保护 核心 区 作用 的 地 带 。 除 上 述 核心 区 的 范围 外 ,都 是 实验 区 范围 ,面积 31200 公 项 , 占 保 护 区 面积 的 39.0% ,包括 接管 厅 南面 石油 路 北面 的 预 征地 面积 。 其 中 在 东郭 21100 公顷 , 占 实 验 区 面积 的 67.6% ERED 10000 公顷 , 占 实 验 区 面积 的 32.4% 。 鉴于 保护 区 范围 内 人 为 活动 多 ,生态 环境 破坏 较 大 ,野生 动物 原始 栖息 环境 逐渐 收缩 的 状 况 ,为 了 保护 珍稀 水 禽 资 源 , 有 效 保 护 生物 多 样 性 和 滨海 湿地 生态 系统 ,1991 年 又 划拨 了 3330 公顷 的 滩涂 和 200 公顷 的 芦苇 沼 泽 作为 绝对 保护 区 和 实验 基地 进行 特别 保护 。 4.2 依法 治 区 依据 4 中 华人 民 共 和 国 野 生动 物 保护 法 》《 中 华人 民 共 和 国 森 林 和 野生 动物 类 型 自然 保护 区 管理 办 法 》《 中 华人 民 共 和 国 环境 保护 法 》《 中 华人 民 共 和 国 陆 生 野生 动物 保护 实施 条 例 》、 ‘G2, ° 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 《辽宁 省 森林 和 野生 动物 类 型 自然 保护 区 管理 实施 细则 》 及 有 关 法律 法 规 , 结 合 盘锦 地 区 和 保 护 区 的 实际 ,制定 了 《辽宁 双 台 河口 自然 保护 区 管理 办 法 》, 并 于 1994 年 6 月 经 盘锦 市 政府 党 务 会 议 审议 通 过 ,使 保护 区 的 保护 管理 真正 走 上 了 依法 治 区 的 轨道 ;同时 ,还 加 强 了 保护 区 公 安 队伍 的 建设 ,成 立 了 盘锦 市 公安 局 自然 保护 区 治安 警察 大 队 ,积极 开展 区 内 巡 护 检查 ,严厉 打击 各 种 乱 捕 滥 猎 野 生动 物 和 破坏 湿地 生态 环境 的 违法 活动 , 几 年 来 , 共 收缴 猎枪 200 AR, 没收 车 辆 两 台 ,罚款 3 万 余 元 ， 有 效 地 保护 了 区 内 湿地 生态 环境 和 湿地 生物 多 样 性 。 4.3 采用 人 工 措施 ,维护 湿地 的 原始 状态 保护 区 东部 的 滩涂 ,也 就 是 辽河 小 三 角 洲 农业 综合 开发 区 内 ， 由 于 防潮 所 的 筑 成 使 滩涂 和 潮 间 带 滩涂 的 天 然 连 续 体 被 分 割 开 来 , 堤 内 植被 在 无 海水 的 影响 而 不 断 向 高 大 和 密集 型 增 长 ,湿地 的 原始 性 逐渐 丧失 ,不 利于 野生 动物 ,尤其 是 雁 鸭 类 水 禽 的 栖息 与 繁殖 ,为 了 恢复 其 原 始 状 态 ,一 方面 建立 了 围栏 ,防止 人 \ 畜 等 进入 破坏 生态 环境 ;一 方面 引 海水 灌溉 ,控制 植物 的 过 高 、 过 密生 长 ， 恢复 湿地 。 经 过 一 年 多 的 管理 ,已 取得 良好 成 效 , 既 维护 了 湿地 ,又 为 鸟 类 提 供 了 较 好 的 栖息 环境 , 仅 今 年 秋季 就 栖息 有 雁 鸭 类 10 余 种 10000 余 只 。 4.4 开展 科研 工作 ,为 湿地 生物 多 样 性 保护 提供 依据 4.4.1 资源 清查 摸底 及 与 国内 科研 合作 本 区 动 植物 资源 的 本 底 研究 在 历史 上 是 空白 点 ,1982 年 辽宁 省 林业 厅 组 织 进 行 全 省 动物 资源 普查 时 ,在 保护 区 的 东部 不 仅 发 现 了 丹顶鹤 的 繁殖 群 ,还 记录 到 鸟 类 135 种 。 保 护 区 建立 后 ,积极 开展 了 资源 清查 摸底 和 科研 工作 ,先后 与 辽宁 省 鸟 类 研究 中 心 . 辽 宁 省 林业 厅 、 辽 宁 省 水 产 研究 所 等 有 关 部 门 合 作 进 行 了 “辽宁 盘锦 湿地 鸟 类 区 系 调查 与 综合 利用 研究 "“ 渤 海 班 海 豹 的 分 布 .资源 现状 和 管理 的 研究 "“ 人 工 恢复 黑 嘴 鸥 繁殖 生境 技术 的 研究 "等 课题 研究 工作 ， 全 面 系统 地 掌握 了 保护 区 鸟 类 分 布 与 种 群 状 况 ,记录 到 鸟 类 236, RRM B OG PKS 营 的 繁殖 群 , 对 震 旦 鸦 省 、 昕 艇 、 须 浮 鸥 等 鸟 类 的 繁殖 生态 进行 了 研究 ,统计 到 丹 顶 稚 400 余 A.A 425 只 白 蕉 380 余 只 ,改写 了 考 鼻 麻 鸭 在 辽宁 省 的 分 布 记录 ;同时 还 对 鸟 类 和 海豹 的 保护 管理 提供 了 合理 化 的 建议 ,推动 了 保护 区 生态 环境 保护 管理 工作 的 科学 化 发 展 。 4.4.2 加 强国 际 合作 ,积极 拯救 世界 濒危 物种 开展 国际 间 合 作 是 自然 保护 事业 逐步 向 国际 化 发 展 的 必然 需求 , 几 年 来 ,我 们 先后 与 日 本 、 世 界 自 然 基金 会 香港 分 会 等 有 关 组 织 进行 了 科研 合作 。 一 是 与 日 本 野 鸟 之 会 合作 进行 了 “盘锦 湿地 鸟 类 种 群 繁殖 生态 ”的 研究 工作 ,主要 对 丹 顶 SS BAKES AS CRS 30 余 钟 繁 殖 鸟 的 种 群 数量 繁殖 生境 选择 繁殖 条 件 、 保 护 状 况 等 方面 进行 了 研究 ,并 提出 了 管理 保护 方案 ,为 科学 管理 提供 了 理论 依据 。 二 是 与 世界 自然 香 港 基金 会 合作 进行 了 “ 黑 嘴 鸥 繁殖 生态 及 其 繁殖 地 管理 研究 "的 研究 ,并 制定 了 “辽宁 双 台 河口 国家 级 自然 保护 区 管理 计划 ”, 基金 会 已 在 该 项 计划 中 给 予 技术 与 仪器 设备 和 资金 方面 的 支 持 。1991 年 4 一 8 月 ,双方 一 起 对 双 台 河口 保护 区 黑 跨 鸥 的 繁殖 进行 了 研究 RH) Bw 殖 区 5 处, 发现 巢 400 AT Sit BMY 1200 余 只 、 幼 鸟 370 余 只 、 环 志 125 只 。 此 次 研究 ,在 世界 上 彻底 揭 开 了 黑 嘴 鸥 繁殖 之 迷 。 从 近 几 年 调查 情况 看 ,全 世界 黑 嘴 鸥 种 群 不 超过 3000 只 ,它们 仅 在 中 国 东 部 沿海 河口 处 营 巢 繁殖 ,而 双 台 河口 自然 保护 区 是 其 种 群 的 最 大 面积 繁殖 地 。 因 而 ,为 了 加 强 对 这 一 世界 珍稀 物种 种 群 和 栖息 繁殖 地 的 保护 管理 ,针对 由 于 滩涂 开发 所 造成 的 植被 演 替 过 快 而 影响 黑 嘴 鸥 繁殖 的 矛盾 ,我 们 利用 人 工 清除 高 棵 碱 莲 .繁殖 地 内 架设 电 网 (防止 天 敌 危 害 黑 嘴 鸥 的 巢 与 卵 ) 和 防潮 堤 外 滩涂 建筑 人 工 岛 等 措施 ,成功 的 吸引 了 黑 嘴 哆 a i i te se 杨 福 林 等 :辽宁 双 台 河口 国家 级 自然 保护 区 建设 与 生物 多 样 性 的 就 地 保护 信人 3 BER ,提高 了 繁殖 成 功率 ,扩大 了 野生 种 群 。 5 讨论 双 台 河口 湿地 是 自然 界 长 期 发 展演 变 的 产物 , 它 具 有 很 高 的 生产 力 和 多 种 生态 功能 ,湿地 生物 种 类 繁多 ,在 调节 陆 海 生 态 平 衡 和 世界 生物 多 样 性 保护 中 居于 重要 地 位 ,但 是 长 期 的 开 发 ,特别 是 近 几 十 年 的 区 域 农 业 和 石油 的 开发 ,湿地 生态 环境 受到 了 严重 地 破坏 ,急需 加 强 保 护 管理 工作 。 建 议 有 关 部 门 : (1) 对 保护 区 的 核心 区 进行 绝对 保护 ,立即 停止 一 切 开发 工程 和 生产 活动 。 (2) 重 新 对 保护 区 进行 规划 ,根据 现 有 重要 物种 的 分 布 和 生物 多 样 性 的 丰富 度 进 行 科学 规 划 ,切实 落实 好 核心 区 的 保护 管理 工作 。 (3) 伪 装 核 心 区 内 已 有 的 工程 和 建筑 。 (4) 扩 大 革 田 面积 , 芦 革 是 双 台 河口 湿地 的 重要 组 成 部 分 ,也 是 多 种 鸟 类 的 良好 栖息 地 , 同 时 ,又 是 造纸 的 主要 原料 ,因而 ,发展 芦苇 具有 重大 的 经 济 和 社会 效益 ,也 有 利于 湿地 生物 多 样 性 的 保护 工作 。 参考 文 mw SEES. 1991. 辽宁 盘锦 湿地 鸟 类 区 系 调查 及 综合 利用 研究 . 野生 动物 辽宁 大 学 生态 环境 研究 所 . 1992. 辽河 三 角 洲 区 域 石油 与 农业 资源 综合 开发 建设 项 目 环境 影响 评价 . 自然 保护 区 部 分 BIODIVERSITY CONSERVATION IN THE SHUANGTAIHEKOU NATIONAL NATURE RESERVE, LIAONING PROVINCE, CHINA Yang Fulin , Li Yuxiang , Cao Xiren , Yang Yucheng (Liaoning Shuangtaihekou National Nature Reserve Managment,Panjin 124010) The Shuangtaihekou National Nature Reserve (121°45’ — 122°00’E, 40°45’ — 41°10’N), with a total area of 80,000 ha, is located in the northern part of the Liaodong Gulf, Panjin City, Liaoning Province. The wetland habitats in this area are quite unique and harbour a great riches of species, including 300 species of insects, 125 of fish, 4 of amphibians, 10 of reptiles, 21 of mam- mals, 236 of birds and 126 of plants. Hence, this reserve is an important national base for wet- land biodiversity conservation and scientific research in China and has been accepted in “the MAB Reserve Network of China” and“Eastern Asia— Australia Shorebirds Migration Channel Reserve Network”. In recent years, thanks to the support from the pertinent departments of the govern- ment and some nature conservation organizations, conservation work and scientific research of the natural resources in this reserve have been conducted in order to set up the theoretical basis for wetland biodiversity conservation, and some exchange and cooperation relationships with other re- lated organizations have been established. Furthermore, the management and the infrastructure have been greatly improved; the functional regionalization of the reserve has been accomplished and an emergency treatment center for wildlife has been built, and a document entitled “The Management Measures of Shuangtaihekou National Nature Reserve” has also been issued. Thus « 304 * 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 eee the wetland biodiversity in the northern Liaodong Gulf has been under very effective protection, which can be regarded as a contribution to the protection of the wetland biodiversity in China and the world as well. Key words: — Reserve construction, Biodiversity protectiou, Shuangtaihekon National Nature Resserve SS ——<_ oe ERE ARS :辽宁 省 的 生物 多 样 性 保护 与 持续 利用 ~« 368! 辽宁 省 的 生物 多 样 性 保护 与 持续 利用 即 英杰 (辽宁 省 林业 打 ,沈阳 110001) 摘要 过 宁 省 地 处 东北 大 陆 南 端 , 横 跨 5 个 纬度 ,濒临 黄海 渤海 ,是 长 白 、 华北 蒙古 三 大 植物 区 系 和 东北 、 华 北 \ 蒙 新 三 大 动物 区 系 的 交汇 地 带 , 生 境 复杂 ,生物 多 样 性 丰富 。 全 省 有 高 等 植 物 2200 余 种 , 低 等 植物 8000 AAFP, HAE Dy 850 多 种 ,浮游 和 底 栖 动物 700 SF ARRAY 4000 多 种 。 由 于 物种 多 样 性 丰富 ,加 之 复杂 的 地 势 地 貌 ,其 遗传 .生态 系统 多 样 性 也 十 分 丰 富 。 建 国 以 来 ,辽宁 省 委 、 省 政府 十 分 重视 对 生物 多 样 性 的 保护 ,采取 多 种 有 力 措施 ,大 力 开展 宣传 教育 ,认真 贯彻 执行 有 关 法 律 、 法 规 , 建 立 自然 保护 区 ,全 省 连续 6 年 禁 猎 , 划 定 禁 猫 区 , 开 展 生 物 多 样 性 科学 研究 和 野生 动 植物 资源 调查 等 ,并 取得 了 可 喜 的 成 绩 。 但 由 于 辽宁 历史 上 开发 早 , 自 然 资源 和 自然 环境 破坏 严重 ,加 之 重工 业 \ 矿 山 开 采 业 比重 大 ,人 口 增加 ,要 使 生物 多 样 性 得 以 保护 和 持续 利用 ,还 要 进行 大 量 卓 有 成 效 的 工作 。 中 制定 全 省 生物 多 样 性 保护 和 持续 利用 总 体 规 划 ,纳入 政府 行为 ;@ 进 一 步 深入 开展 生物 多 样 性 保护 的 宣传 教育 ;@) 加 大 执 法 力度 ,强化 野生 动 植物 资源 保护 管理 和 环境 污染 的 防治 ;@ 加 强 自然 保护 区 建设 ;@ 开 展 科 学 研究 和 自然 资源 的 本 底 调查 。 KH UT 生物 多 样 性 保护 持续 利用 生物 多 样 性 包括 物种 多 样 性 、 遗 传 多 样 性 和 生态 系统 多 样 性 。 由 于 生物 多 样 性 是 人 类 赖 以 生存 、 社 会 经 济 得 以 发 展 的 基础 ,因此 ,生物 多 样 性 保护 和 人 类 的 生存 息息相关 。 作 为 全 球 生物 多 样 性 的 组 成 部 分 ,辽宁 省 丰富 的 生物 多 禅 性 ,在 国际 上 占有 重要 位 置 ,其 保护 如 何 , 不 但 影响 着 本 省 自身 的 持续 利用 ,而 且 对 全 球 生物 多 样 性 保护 ,也 将 起 着 举足轻重 的 作用 。 地 理 位 置 上 ,辽宁 省 地 处 中 国 东北 大 陆 南 端 ,南北 横 跨 5 个 纬度 ,濒临 黄海 \ 渤 海 , 有 着 中 国 纬 度 最 高 的 海岸 线 ,辽东 半岛 直 插 人 海 ,在 渤海 北岸 形成 了 举世 闻名 的 辽东 湾 。 地 势 地 狐 上 ,全 省 地 势 自 北向 南 ,由 东 \ 西 向 中 部 倾斜 ,山地 丘陵 分 列 东 西 两 侧 , 中 部 为 辽 河 平原 , 癌 南 延伸 至 辽东 湾 。 其 中 辽东 山地 以 长 ( 春 ) 大 ( 连 ) 铁 路 为 界 ,是 长 白山 的 南部 延伸 ， 由 哈达 岭 龙岗 山 和 千 山 等 山脉 组 成 ,地 瑶 切 割 激烈 ,为 全 省 最 高 区 域 ,其 中 花 脖 山 为 全 省 最 高 峰 ,海拔 1336 m。 辽 西 丘 陵 山 地 以 锦州 市 经 新 立 屯 至 彰 武 一 线 为 界 ,由 努 鲁 儿 虎 山 、 松 岭 山 、 黑山 、 医 巫 间 山 等 组 成 , 除 几 座 山 峰 海 拔 在 1000 m 以 上 ,一 般 均 在 700 m 以 下 。 海 岸 形 成 一 东 西 狭窄 地 带 ,就 是 著名 的 辽西 走廊 。 辽 河 平原 为 辽河 冲积 平原 ,地 形 平坦 开阔 ,一般 海 拔 在 50 m 以 下 。 黄 海 渤海 的 沿海 岸 地带 长 达 2100 多 km, 除 鸭绿江 口 经 大 洋 河口 至 老鹰 背 和 盖 平 角 至 小 凌 河 口 为 泥 质 海岸 外 ,其 余 海 岸 均 为 岩 岸 和 砂 质 海岸 。 沿 海 分 布 大 小 岛屿 506 个 。 气候 上 ,全 省 属 大 陆 性 季风 气候 ,全 年 降水 量 在 400 一 1200 mm 之 间 ,由 东 向 西 递 减 , 其 中 东部 的 宽 旬 县 ,最 高 年 降水 量 可 超过 1200 mm, 而 西部 的 建 平 县 ,最 低 年 降水 量 还 不 足 400 mme。 降 水 量 以 7、8 月 份 为 最 多 , 约 占 全 年 降水 量 的 60% 多 。 全 省 年 平均 气温 在 5~11 C2 la] ,无 霜 期 约 125 一 215 d, 四 季 分 明 SARE. : 366 * 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 水 资源 上 ,全 省 有 大 小 江河 300 多 条 , 均 注 和 人 黄海 和 瀚海。 其 中 较 大 河流 有 和 辽河 、 浑 河 \ 太 子 河 、 鸭绿江 大 凌 河 小 凌 河 、 绕 阳 河 \ 双 台子 河 等 。 有 水 库 1100 余 座 ,其 中 大 型 水 库 20 多 座 ,中 型 水 库 50 多 座 。 还 有 天 然 湖 泊 300 多 处 。 土壤 上 ,全 省 分 为 五 个 土壤 区 , 即 东 部 山区 棕色 和 暗 棕 色 森 林 土 区 ,辽西 丘陵 褐 土 区 ,辽西 北 风沙 土 区 ,辽河 中 下 游 草 旬 棕 壤 和 草 旬 土 区 ,以 及 辽河 下 游 滨海 盐 渍 土 区 。 由 于 辽宁 省 所 处 的 特殊 地 理 位 置 和 独特 的 长 白 、 华北 、 蒙 古 三 大 植物 区 系 , 东 北 、 华 北 、 蒙 新 三 大 动物 区 系 的 交汇 地 带 , 以 及 上 述 自 然 环境 因子 的 作用 ,造就 了 辽宁 省 丰富 的 生物 多 样 性 。 全 省 有 高 等 植物 2200 余 种 , 低 等 植物 8000 RH, AED D 827 HAE D 4000 多 种 ,还 有 浮游 动物 、 底 栖 动 物 700 多 种 。 其 中 主要 木 本 植物 408 种 HHEDD PB 81 种 ( 海 洋 兽 类 12 种 ) , 鸟 类 380 H, MCT 28 种 ,两栖 类 16 种 , 鱼 类 322 种 ,物种 多 样 性 非常 丰富 。 而 丰富 的 物种 多 样 性 ,使 得 其 遗传 多 样 性 倍加 复杂 和 丰富 。 由 于 全 省 自然 地 理 兼 有 山地 、 丘 BOAR 海洋 \ 湖泊、 河流 滩涂、 沼泽 草地、 稻田 、 荒漠 沙丘. 冻 原 人工 水 库 等 多 种 特点 ,水 热 条 件 不 一 ,加 之 丰富 的 物种 ,形成 了 丰富 的 生态 系统 多 样 性 。 如 辽东 地 区 北纬 41Y 附近 的 桓 仁 县 老 秃 顶 子 山 、 宽 多 县 的 白石 太子 山 一 带 ,海拔 均 在 1000 一 1400 m, 属 典型 的 深切 割 低 中 山区 。 然 而 ,就 在 这 中 山地 带 , 却 有 着 明显 的 中 山 植被 垂直 带 谱 ( 董 厚 德 ,1987) , 即 海拔 400 ~ 900 m 为 次 生 的 落叶 阁 叶 林带 ,主要 由 次 生 的 蒙古 栎 林 和 杂 木 林 组 成 。 海 拔 900 一 1100 m 为 杉 松 红 松 阔 叶 混 交 林 带 ,为 本 山地 的 植被 蕉 带 , 即 本 区 的 水 平 植被 带 。 海 拔 1100~1200 m 为 WH AT, RIA (Abies nephrolepis) + 鱼鳞 云 杉 ( Picea jezoensis PKA RY + fh BE BAH RA. HK 1200 mY EA BEM PL EBA HE ( Betula ermanig) EMH . HS 拔 1300 m 以 上 的 中 山 山 顶 ,出现 红 丁 香 (Syrimga villosa ) ¥E DA Fil BR MH BEB ( Ligularia fischeri ) 杂 类 草草 甸 。 这 些 均 为 东亚 地 区 罕见 的 。 辽 西 地 区 的 医 巫 间 山 , 有 东亚 最 大 面积 的 天 然 油 松 林 , 辽 南 地 区 的 庄 河 仙人 洞 ,有 东亚 地 区 保存 最 好 \ 面 积 最 大 的 天 然 赤松 林 ,还 有 第 四 纪 冰 川 遗 留 下 来 的 亚热带 植物 三 丁 钓 樟 \ 海 洲 常山 等 。 辽 东 湾 北岸 的 双 台 子 河 地 区 ,有 亚洲 面积 最 大 的 芦苇 沼泽 ,还 有 全 省 面积 最 大 的 水 稻田 。 这 些 丰富 的 生态 系统 多 样 性 ,又 为 物种 多 样 性 提供 了 可 靠 的 生存 条 件 。 使 得 辽宁 不 但 成 为 兽 类 、 鸟 类 \ 两 栖 疏 行 类 的 乐园 ,而 且 还 是 东亚 澳洲 候鸟 迁徙 的 重要 通道 。 在 中 日 候鸟 保护 协定 所 列 227 种 保护 候鸟 中 ,辽宁 有 202 种 ,在 中 溃 候 鸟 保 护 协 定 所 列 81 种 保护 候鸟 中 ,辽宁 有 54 种 ,都 是 全 国 所 占 种 类 数 最 多 的 省 份 。 特 别 是 多 年 的 调查 和 环 志 ,充分 证 明了 新 西 兰 澳大利亚、 东南 亚 各 国 , 以 及 日 本 韩国、 朝鲜 的 候鸟 , 绝 大 多 数 种 类 和 数量 ,都 是 经 辽宁 进行 南北 迁徙 的 。 近 几 年 ,日 本 野 鸟 之 会 用 无 线 电 跟 踪 的 芍 类 ,也 都 是 经 辽宁 进行 迁徙 。 使 得 辽宁 的 生物 多 样 性 不 但 在 国内 重要 ,而且 在 国际 上 也 具有 重要 的 地 位 。 1949 年 以 来 ,辽宁 省 委 省 政府 十 分 重视 生物 多 样 性 的 保护 ,采取 各 种 有 利 措施 ,广泛 开 展 保 护 宣传 教育 ,制定 有 关 法 规 ,强化 执法 监督 ,建立 自然 保护 区 。 大 力 开 展 植树 造林 ,实施 了 三 北 防护 林 工 程 ,沿海 防护 林 工 程 , 平 原 防 护林 工程 , 治 沙 工程 ,东部 水 源 涵 养 林 工 程 , 辽 河 整治 工程 ,进行 全 省 绿化 ,使 全 省 森林 面积 由 解放 初 的 188 万 多 公顷 ,增长 到 现在 的 460 多 万 公顷 ,森林 覆盖 率 也 由 12.9% 提高 到 现在 的 31% 。 全 省 有 自然 保护 区 30 多 处 ,其 中 森林 和 对 生动 物 类 型 自然 保护 区 21 处 ,有 国家 级 $ 处 , 即 大 连 的 蛇 岛 老 铁 山 ,仙人 洞 ,盘锦 的 双 台 河口 ， 锦州 的 医 巫 韶山 ,丹东 的 白石 磁 子 。 省 级 4 处 , 即 本 溪 的 老 秃 顶 子 ,丹东 的 凤凰 山 ,阜新 的 海棠 山 , 青 沟 。 还 有 市 、 县 级 12 处 。 面 积 14.5 万 多 公顷 , 占 全 省 国土 面积 的 1%。 区 划 建 立 了 5 邱 英杰 :辽宁 省 的 生物 多 样 性 保护 与 持续 利用 ee 处 狩猎 场 ,面积 1.6 万 多 公顷 ,还 划 定 了 57 处 禁 猎 区 。 特 别 是 省 政府 决定 进行 的 6 年 全 省 禁 狂 (1987 一 1993) ,对 恢复 和 发 展 野 生动 物资 源 起 了 重要 作用 。 省 里 成 立 了 辽宁 鸟 类 研究 中 心 ,辽宁 省 野生 动物 繁育 研究 中 心 ,进行 了 鸟 类 环 志和 珍稀 濒 危 野 生动 物 的 繁育 研究 ,并 与 世界 自然 基金 会 (WWF) 日 本 野 鸟 之 会 等 国际 保护 组 织 和 国内 、 省 内 大 专 院 校 、 科 研 院 所 进行 合作 研究 和 交流 ,完成 了 全 省 鸟 类 调查 ,能 、 蛇 、. 麻 类 资源 调查 , 盘 锦 湿地 鸟 类 区 系 调 查 ,辽宁 省 海岸 带 资源 调查 ,辽宁 省 海岛 资源 调查 ,渤海 斑 海豹 资源 现状 及 管理 研究 ,全 省 国土 规划 农业 区 划 渔业 区 划 、 植 被 区 划 、 和 森林 资源 清查 及 国土 资源 调查 等 ,出 版 了 《辽宁 农业 区 划 》《 辽 宁 植 被 区 划 》《 辽 宁国 土 资源 》《 辽 宁国 土 规划 》《 辽 宁 植 物 志 》《 辽 宁 动 物 志 》( 兽 类 卷 、 鸟 类 卷 、 两 栖 疏 行 类 卷 、 鱼 类 卷 )《 东 北 鸟 类 》《 辽 宁 鸟 类 考察 报告 》《 辽 宁海 岸 带 和 海 涂 资 源 综合 调查 及 开发 利用 报告 》《 辽 宁 森 林 》《 辽 宁 树 木 志 》 等 一 大 批 生 物 多 样 性 方面 的 专著 和 大 量 的 有 关 论 文 。 全 省 基本 上 形成 了 完整 的 保护 、 科 研 体 系 ,自然 资源 和 自 然 环 境 有 效 地 得 到 了 保护 恢复 和 发 展 。 如 国家 重点 保护 动物 黑 驴 、 丹 项 和 芍 ,数量 分 别 比 1985 年 增加 30 和 100 多 只 , 灰 稚 在 辽 南 越冬 群 也 从 原来 的 不 足 百 只 ,增加 到 现在 的 400 多 只 ,在 双 台 河 口 国 家 级 自然 保护 区 繁殖 的 世界 珍禽 黑 嘴 玖 ,由 1990 年 的 1300 多 只 ,增加 至 1996 年 的 2100 多 只 ,是 国际 上 黑 嘴 鸥 最 大 的 繁殖 地 。 但 是 ,由 于 辽宁 历史 上 开展 早 , 加 之 连年 战乱 和 帝国 主义 的 掠夺 ,使 全 省 的 自然 资源 和 自 然 环 境 遭 到 了 严重 的 破坏 ,东北 虎 、 麻 鹿 、 冠 麻 鸭 、 朱 鹦 等 一 些 珍稀 野生 动物 早已 灭绝 ,就 连 素 有 “ 棒 打 狼 子 球 事 鱼 ,野鸡 飞 到 饭 锅 里 ”的 朝阳 地 区 ,也 早已 由 原来 的 山 青 水 秀 变 成 了 穷 山 恶 水 ,虽然 40 来 年 的 植树 造林 和 封山育林 ,仍然 远 远 没有 恢复 到 原来 状态 。 科 尔 沈 沙 地 仍 在 向 南 推移 , 莫 让 辽东 变 辽 西 的 呼声 也 日 益 高 涨 ,矿山 、 重 工业 、 化 学 工业 造成 的 环境 污染 ， mz A 口 增长 过 快 和 不 合理 的 开发 及 竭 泽 而 渔 式 的 过 度 利 用 ,使 自然 资源 和 自然 环境 的 发 展 受 到 严 重 阻 碍 ,全 省 生物 多 样 性 保护 的 形势 还 仍然 很 严峻 ,造成 的 洪 、. 旱 \ 沙 \ 风灾 ,还 需 下 大 力气 , 采 取 有 利 保 护 措施 ,强化 管理 ,依法 行政 ,坚持 实行 可 持续 发 展 战略 ,进一步 协调 人 口 资源、 环境 与 发 展 的 关系 ,解决 好 经 济 和 社会 高 速 发 展 时 期 对 生物 多 样 性 的 压力 ,以 保证 对 生物 多 样 性 的 持续 利用 。 1 制定 全 省 生物 多 样 性 保护 和 持续 利用 总 体 规 划 , 并 纳入 政府 行为 。 要 根据 中 央 的 2000 和 2010 年 规划 ,结合 中 国 21 世纪 议程 ,以 及 国家 的 生物 多 样 性 保护 行动 计划 ,结合 辽宁 的 实际 情况 ,制定 全 省 生物 多 样 性 保护 规划 ,做 到 长 远 打算 ,近期 有 安排 。 要 让 各 级 政府 认识 到 制定 和 实施 规划 是 至 关 重 要 的 ,以 把 生物 多 样 性 保护 和 持续 利用 纳入 政府 行为 ,纳入 到 全 省 社会 、 经 济 发 展 计划 之 中 。 多 年 实践 证 明 ,生物 多 样 性 保护 与 持续 利用 没有 规划 是 不 行 的 。 一 些 行 业 出 现 的 资源 危 困 ,经济危机 ,就 是 与 没有 长 远 规划 ,盲目 生产 、 开 发 和 短期 行为 所 造成 的 恶果 。 经 济 越 是 高 速 发 展 ,制定 生物 多 样 性 保护 和 持续 利用 规划 越 重要 。 目 前 ,辽宁 省 计划 委 员 会 已 制定 了 辽宁 国土 综合 规划 ,省 林业 厅 制 定 了 林业 发 展 规划 ,省 农 办 制定 农业 区 划 等 等 。 这 些 规划 的 实施 ,将 有 效 地 保证 全 省 生物 多 样 性 的 保护 和 持续 利用 。 2 广泛 深入 地 开展 生物 多 样 性 保护 的 宣传 教育 。 生 物 多 样 性 的 提出 ,只 是 近 几 年 的 事 。 ARN Bs ME epg 但 仍 有 很 多 人 对 此 认识 不 足 。 特 别 是 一 些 政 府 部 门 的 领导 ,对 生物 多 样 性 保护 的 认识 也 不 是 很 高 ,短期 行为 ,为 换取 一 时 的 经 济 繁荣 而 牺 牲 环境 的 现象 还 有 发 生 。 所 以 ， nae s Mn APO IeER TI SHE TS AIG OB TE F « 要 采取 各 种 宣传 方式 ,进行 广泛 深入 的 宣传 教育 ,使 全 社会 都 认识 到 生物 多 样 性 保护 的 重要 性 +. 368: ° 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 和 重大 意义 ,把 保护 生物 多 样 性 变 成 广大 人 民 和 群众 的 自觉 行为 ,在 全 社会 树立 保护 生物 多 样 性 的 优良 风气 ,加 强 法 制 教育 ,实行 政府 领导 负责 制 ,切实 把 保护 生物 多 样 性 的 工作 纳入 议事 日 程 ,把 保护 生物 多 样 性 作为 社会 主义 精神 文明 建设 的 一 项 重要 内 容 , 抓 出 实效 。 3 加 大 执法 力度 ,强化 野生 动 植物 资源 保护 管理 和 环境 污染 的 防治 。 为 了 保护 生物 多 样 性 , 近 些 年 来 ,我 国 制定 和 实施 了 一 系列 的 法 律 法 规 。 主 要 有 《森林 法 》《 野 生动 物 保护 法 六 《草原 法 》《 水 法 》《 渔 业 法 》《 矿 产 法 》《 土 地 法 》《 环 境 保护 法 》《 农 业 法 》《 海 洋 环境 保护 法 》《 水 污染 防治 法 》《 大 气 污 染 防治 法 》《 野 生 植物 保护 条 例 》《 自 然 保 护 区 管理 条 例 》《 森 林 和 野生 动物 类 型 自然 保护 区 管理 办 法 》《 风 景 名胜 区 管理 暂行 条 例 》 等 ,并 参加 了 一 些 重要 国际 公约 ,如 《生物 多 样 性 公约 》《 国 际 濒危 动 植物 种 贸易 公约 》《 国 际 湿 地 公约 》 等 。 根 据 国 家 法 律 法 规 和 有 关公 约 , 省 里 也 相应 制定 实施 一 系列 的 地 方法 律 法 规 和 规章 制度 ,为 保护 生 物 多 样 性 提供 了 有 效 的 法 律 武器 。 多 年 实践 证 明 ,运用 法 律 武器 是 保护 生物 多 样 性 的 最 有 效 途径 之 一 ,并 取得 了 显著 成 效 。 但 在 这 些 法 律 武器 的 运用 中 ,还 存在 着 不 到 位 的 问题 ,破坏 自 然 资 源 和 自然 环境 的 现象 还 屡禁不止 ,大 案 要 案 也 时 有 发 生 。 因 此 ,严厉 打击 破坏 生物 多 样 性 的 违法 活动 ,坚持 依法 行政 ,坚持 执法 监督 ,做 到 有 法 必 依 ,执法 必 严 ,违法 必 纠 ,还 是 今后 的 长 期 任务 。 也 只 有 这 样 ,才能 切实 使 生物 多 样 性 得 以 保护 ,得 以 持续 利用 。 4 加 强 自然 保护 区 建设 。 和 也 是 目前 生物 多 样 性 保护 的 最 有 效 措施 。 多 年 的 实践 已 充分 证 明了 这 一 点 。 辽 宁 省 的 自然 保护 区 从 1980 年 开始 eg 一 些 自然 保护 区 多 的 国家 相 比 ,还 差 得 很 多 , 且 布 局 上 也 不 够 合理 ,还 没有 形成 网 络 ,还 有 许多 急需 保护 的 生 物 多 样 性 脆弱 带 没有 保护 起 来 。 因 此 ,要 在 建设 好 现 有 自然 保护 区 的 前 提 下 ,按照 全 省 自然 保 护 区 发 展 规划 ,到 2010 年 ,在 全 省 再 建立 自然 保护 区 (国家 级 省 级 )22 处 ,面积 为 102.3 万 公 项 ,其 中 森林 类 型 的 17 处 ,面积 55.3 万 公顷 ,野生 动物 和 湿地 类 型 的 5 处 ,面积 47 万 公 硕 。 加 上 现 有 自然 保护 区 面积 ,使 全 省 自然 保护 区 面积 达到 126.8 BAR, 占 全 省 国土 面积 的 8.07% , 赶 上 全 国 水 平 。 5 开展 生物 多 样 性 科学 研究 和 本 底 调查 及 监测 。 进 行 生 物 多 样 性 的 科学 研究 和 本 底 调 查 ,给 生物 多 样 性 保护 和 持续 利用 提供 可 靠 的 科学 依据 ,是 实现 可 持续 发 展 的 重要 手段 。 如 碎 产 开发 ,石油 开采 ,农业 综合 开发 ,渔业 捕捞 、 森 林 采 伐 ,野生 动物 猎 捕 等 等 ,如 想 要 进行 得 谷 理 , 都 必须 经 过 科学 的 研究 和 资源 调查 及 监测 ,得 出 可 靠 数据 , 才 能 进行 科学 的 决策 。50 年 代 以 来 ,全 省 做 了 大 量 的 科学 研究 和 资源 调查 ,出 版 了 一 大 批 专著 ,发表 了 大 量 的 学 术 论 文 , 但 仍 然 有 很 多 领域 ,很 多 物种 ,需要 科学 研究 和 调查 。 特 别 是 围绕 着 社会 、 经 济 发 展 和 生物 多 样 性 保护 的 关系 问题 ,更 有 着 大 量 的 科学 研究 和 调查 需要 进行 。 还 有 现 有 自然 保护 区 的 发 展 ,新建 自然 保护 区 的 本 底 调查 ,一 些 主要 野生 动 植物 物种 的 个 体 生 态 、 种 群 、 群 落 研究 ,全 省 野生 动物 资源 调查 ,珍稀 濒危 野生 植物 调查 ,湿地 资源 调查 等 等 ,还 都 需要 进行 。 特 别 是 生物 多 样 性 的 动态 监测 ,不 但 是 今后 的 长 期 任务 ,而 且 也 是 生物 多 样 性 保护 和 利用 的 重要 环节 。 因 此 ,要 制 定 全 省 生物 多 样 性 科学 研究 .调查 和 监测 规划 ,组织 各 有 关 生 产 、 科 研 单位 实施 ;切实 做 好 这 方 面 的 工作 ,为 全 省 生物 多 样 性 保护 和 利用 提供 科学 保证 。 参考 文 南 辽宁 省 海洋 局 . 1996. 辽宁 省 海岛 资源 综合 调查 研究 报告 . 北京 : 海洋 出 版 社 邱 英杰 :辽宁 省 的 生物 多 样 性 保护 与 持续 利用 ,969 - 中 国 自然 保护 纲要 编写 委员 会 . 1987. 中 国 自 然 保 护 纲要 . 北京 : 中 国 环境 科学 出 版 社 世界 自然 资源 研究 所 等 . 1992. 中 国 科 学 院 生物 多 样 性 委员 会 译 . 1993. 全 球 生物 多 样 性 策略 . 北京 : 中 国标 准 出 版 社 MBB. 1987. 辽宁 植被 区 划 . 沈阳 : 辽宁 大 学 出 版 社 黄 沐 朋 (主编 ). 1988. 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In this province, three floras, i.e. the Changbaishan Mountain flora, the north China flora and the Mongolia flora, overlap each other, so do the three faunas,i.e. the northeast China fauna , the north China fauna and Mongolia — Xinjiang fauna. Hence, the habitats in this province are quite diversified, harboring a riches of biodiversity, which includes over 2200 species of higher plants, over 8000 of lower plants, over 850 of vertebrates, over 700 of natant animals and bottom — inhabiting animals and over 4000 of invertebrates. The genetic diversity and the ecosystem di- versity are also very rich in Liaoning. Since the founding of the People’s Republic of China, the provincial government of Liaoning has been attaching great importance to the conservation of the biodiversity and a lot of measures have been adopted . In order to further strengthen the conserva- tion, however, much work should be carried out. 1) An overall project should be planned for the biodiversity conservation .2) The knowledge of biodiversity conservation should be further publi- cized. 3) The laws and regulations concerning biodiversity conservation should be effectively inple- mented. 4) Nature reserves should be better managed. 5) Scientific researches on biodiversity con- servation and the survey of natural resources should be further carried out. Key words: Liaoning Province, Biological diversity Conservation, Sustainabale Use * 370): 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 天 津 物种 多 样 性 现状 及 丧失 原因 分 析 董 洁 FREE (南开 大 学 生命 科学 学 院 生物 学 系 ,天 津 300071) 摘要 ”天津 是 一 个 地 域 窒 小 ,人 口 稠密 的 大 城市 ,但 物种 多 样 性 十 分 高 ,有 多 种 类 型 的 生态 系 统 和 大 量 的 生物 物种 。 本 文 报道 了 天 津 市 山地 生态 系统 、 湿 地 生态 系统 及 海洋 生态 系统 中 的 生物 物种 多 样 性 。 据 调查 统计 ,共有 生物 物种 2300 余 种 ,分 布 在 山区 的 有 1524 种 ,平原 湿地 有 400 余 种 ,海洋 生物 约 有 380 余 种 。 在 山地 生态 系统 中 有 高 等 植物 808 种 ,哺乳 类 40 种 , 鸟 类 190 种 ,两 栖 爬 行 类 25 种 ,昆虫 420 多 种 ,它们 大 部 分 分 布 在 落叶 冰 叶 蒙古 标 林 和 落叶 阁 叶 杂 木 林 中 。 但 是 ,近代 天 津 市 物种 多 样 性 丰富 度 急剧 下 降 。 本 文 讨论 了 近代 天 津 物种 多 样 性 的 骨 失 及 其 原因 ,认为 主要 原因 是 由 于 天 津 湿地 \ 河 流 的 分 割 隔离 与 干旱 化 ,工农 业 基 础 工程 隔离 海岸 带 与 海洋 的 联系 ,环境 污染 和 资源 的 过 度 开 发 利用 所 引起 的 。 关键 词 天 津 物种 物种 多 样 性 RA 1 天 津 生 物 多 样 性 天 津 市 面积 11917.72 km?, ADH 1000 万 。 地 域 窗 小 ,人 口 稠 密 ,但 物种 多 样 性 却 占 有 十 分 显著 的 地 位 ,主要 的 特点 是 生态 系统 类 型 多 ,物种 丰富 。 例 如 ,在 森林 生态 系统 中 ,有 典型 的 华北 暖 温带 落叶 阔 叶 林 和 针 叶 林 ;在 灌木 .草地 生态 系统 中 有 山地 灌 草 丛 灌 从 及 草地 ;在 湿 地 生态 系统 中 有 平原 湖泊 \ 水 库 洼地 河流 及 沼泽 HERE ;在 海岸 带 生态 系 统 中 有 滩涂 ` 河 口 及 海滨 盐 生 草 旬 ;在 海洋 生态 系统 中 有 海岛 海湾 及 近 岸 浅海 ;在 农业 生态 系统 中 有 山地 、 旱 地 \ 水 田 及 大 城市 城郊 型 农田 。 为 了 保护 物种 多 样 性 和 生物 栖息 地 ,天津 市 建立 了 四 个 国家 级 自然 保护 区 , 即 中 天 津 葡 县 中 、 上 元 古 界 地 质 剖 面 国 家 级 自然 保护 区 ;@ 天 津 八 仙山 国家 级 森 林 自 然 保护 区 ;@ 天 津 古 海岸 与 湿地 国家 级 自然 保护 区 ;@ 盘 山 国家 重点 风景 名 胜 保 护 区 。 天 津 的 生物 物种 相对 丰富 ,物种 调查 统计 为 2300 余 种 。 其 中 分 布 在 山区 (面积 912 km?) 的 有 1524 种 , 占 66.3% ;分 布 在 海域 的 有 380 余 种 , 占 16.5% ;分 布 在 平原 陆地 及 湿地 水 域 的 有 400 余 种 , 占 17% 。 山 地 生态 系统 的 物种 多 样 性 尤为 突出 ,有 高 等 植物 808 种 哺乳 类 40 SA 190 A PH NE FT AE 25 种 .昆虫 420 种 ( 表 1) ( 张 国 兴 , 唐 廷 贵 ,1991)。 其 中 有 30 余 种 乔木 ,如 蒙古 栎 (Quercus mongolica )、 桥 标 ( Quercus aliena ).K Ut Fh ( Celtis koraensis )、 小 H# (Celtis bungeana )、 大 果 榆 ( Ulmus macrocar pa ) , 34 "+ #il (Ulmus laciniata ) ER ( Tilia amurensis ) \BRHK ( Tilia mandshurica )、 白 检 (Betula platyphylla ) \"E # ( Betula chinensis), AK ARE ( Frazxinus rhynchophylla )、 臭 檀 ( Euodia daniellii ) , vb #3 ( Cornus bretschneideri ) 、 34 5E ( Phellodendron amurense ) 4 T & ( Syringa reticulata ) , 7k i TE. HK ( Sorbus alnifolia )、 JU = WR ( Acer truncatum ) . 7% AK ( Picrasma quassioides ) 2844 ( Koelreuteria paniculata ) 无 梗 五 hi ( Acanthopanaz sessiliflorus ) , fi) #k ( Kalopanax septemlobus ) .K Pk HK (Juglans mandshuri- ca) $8 KAR (Rhus chinensis) RPK ( Quercus acutissima ) \ #3 Bh ( Carpinus turczaninowit ) 、 刚毛 忍冬 《Lonzcera hispida) 3S (Pinus tabulaeformis ) \ 侧 柏 ( Platycladus orientalis) 等 为 董洁 等 :天 津 物 种 多 样 性 现状 及 丧失 原因 分 析 NM 山区 森林 群落 的 优势 种 ,平均 树 高 均 在 15 mm 左右、 胸径 12 一 40 cm, 多 为 萌生 树干 。 林 下 的 灌 木 ,以 东 陵 八仙 花 (Hydrangea bretschneideri ) . %& #1 F ( Rhododendron mucronulatum ) \ Ri A (Rhododendron micranthum ).K*¥ 4€( Philadelphus pekinensis ) . pt 46 ( Weigela florida ) . #3 枝子 (Leszpedeza spp. ). 22 (Rhamnus spp. ), BR (Zizyphus jujuba var. spinosa) 及 各 种 绣 线 4 (Spiraea spp. ) 等 构成 各 种 森林 群落 的 灌木 层 , 其 中 aK AR ik HE BE ( Actinidia arguta ) 是 常见 HRA. RKREHRAERUAAA BH BORSA 百合 科 等 科 的 植物 为 优 Ae, HMDA MSZ A MA (Siniperca chuatsi),.W SAKE ( Phasianus colchiczxs) 义 鸡 (Pucrasia macrolopha ). 4X8 (Alectoris graeca). 9) 38 (Felis bengalensis ). 46H 38 ( Paguma larvata ). % RR ( Pteromys volans ) .4% ( Nyctereutes procynoides )、 儿 (Meles meles ) . #4 ( Capreo- lus capreolus ).*F EK HE (Rana temporaria chensinensis ) .@ 46 § ( Eutamias sibiricus ) a PE A (Sciurotamias davidianus ) , BE 98 i #8 (Perdiz daurica) $#; BR R-RAPBDDHAHN (Panthera pardus).4: 8 (Aquila chrysaetos),.K¥§ (Otis tarda) ;属国 家 二 级 保护 动物 的 有 花 FER ( (Tetrastes bonusia) . #2 (Accipiter nisus) 等 10 余 种 。 此 外 ,能 供 药 用 和 食用 的 昆虫 有 30 RB, WE ( Trionyax sizensis )、 斑 头 蝉 (Onmcotymzzpazza maculaticollis),.#ACK RS #4, (Holotrichia oblita ) \3§ 4 BE 8 ( Mantis religiosa) 、 斑 履 (Mylabris cichorii) 等 。 Rl 葡 县 山区 生物 物种 数量 统计 表 生物 类 和 群 目 科 属 种 (% ) 被 子 植 物 42 102 380 744 49.00 裸子 植物 2 3 4 4 0.26 茧 类 植物 5 16 18 33 2.18 FREAD 2 11 20 27 1.76 哺乳 类 5 14 34 40 2.63 鸟 类 16 44 119 190 12.53 鱼 类 6 13 38 41 2.70 两 栖 类 1 3 3 7 0.46 METH 3 6 9 18 1.10 Be 14 92 343 420 27.24 总 计 96 304 968 1524 100.00 海洋 生物 种 类 也 非常 丰富 。 计 有 海洋 鱼 类 50 种 , 约 占 黄 渤海 鱼 类 总 数 的 IAW ( Setipinna iaty)、 斑 鲫 ( Carassius auratus ) 小 黄鱼 (Pseudosciaena polyactis ), 7] $§ ( Coilia ectenes ) . #8 88 (Pampus argenteus) #844 ( Mugil soiuy). #4 (Lateolabrax japonicus) 等 为 优 势 种 ,产量 较 大 。 大 型 无 脊 椎 动物 有 14H, W=jPERT ® (Portunus trituberculatus )、 对 是 (Penaeus orientalis) 等 为 地 方 特产 。 海 洋 底 栖 动 物 有 70 多 种 ,以 毛 蜡 (Arca subcrenata). 8 M (Chlamys farreri) 为 主 。 此 外 ,天 然 水 域 中 的 淡水 鱼 类 有 5$1 种 , 占 中 国 江 河 平原 鱼 类 的 69% ;淡水 底 栖 动物 有 68 种 。 在 内 陆 水 域 和 海域 中 的 浮游 生物 约 330 余 种 (天津 市 海岸 带 与 海 涂 资 源 综合 调查 领导 小 组 办 公 室 ,1987)。 2 天 津 物种 多 样 性 的 丧失 及 其 原因 近代 ,天津 的 生物 多 样 性 丰富 度 呈 下 降 趋 势 , 某 些 著名 物种 ,如 小 站 稻 、 银 鱼 (JNeosalazz anderssoni) . 4 9 B® ( Eriocherir sinensis ). 7 4H. fA #8 HH (Mactra veneriformis ). KB (Cygnus cygnus).K¥§.8 #8 ( Ciconia ciconia )\ 248 (Sinonovacula consticsa ) , 对虾 等 都 已 处 于 濒危 状态 ,有 的 种 类 甚至 已 经 在 天 津 灭绝 URE RTES. EWR , 采 石 场 的 发 展 已 造成 Se 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 对 植被 的 大 量 破坏 ; 乱 砍 滥 伐 树木 ,过度 采 挖 中 草药 ,捕杀 野生 动物 等 现象 仍然 存在 。 无 论 山 地 平原 洼地 或 海洋 生态 系统 均 受 到 不 同 程度 的 破坏 。 由 于 工农 业 生 产 的 挤占 ,环境 污染 ,人 为 干扰 性 过 大 ,以致 物种 迁 人 人 、 迁 出 的 频率 大 ,死亡 率 高 ,产量 下 降 ,物种 丧失 ,生物 多 样 性 的 变 化 过 程 剧烈 。 根 据 人 《天津 农业 资源 与 综合 区 划 1984 1994 年 》( 杨 春城 ,1984,1994) 及 《天 津 海岸 带 及 海 涂 资源 综合 调查 1987 年 》( 天 津 市 海岸 带 与 海 涂 资源 综合 调查 领导 小 组 办 公 室 ， 1987) 等 调查 报告 ,认为 天 津 物种 多 样 性 丰富 度 下 降 ,其 原因 有 如 下 几 方 面 : ， 2.1 天 津 湿 地 、 河 流 的 分 审 隔 离 与 干旱 化 天 津 湿地 是 一 个 自然 生态 系统 ,位 于 渤海 湾 西部 洲 泥 质 海岸 上 ,包括 大 洼地 及 滩涂 两 大 类 型 。 天 津 属 冲 积 一 海 积 平原 ,海岸 变迁 和 河流 决口 .切割 等 原因 形成 各 种 类 型 的 低洼 湿地 和 滩 涂 湿地 ,面积 广阔 , 连 片 连 网 ,星罗棋布 。50 年 代 以 前 湿地 面积 大 约 占 全 市 面积 的 1Z2 ,是 生物 物种 优良 的 栖息 地 ,生物 种 类 繁多 ,许多 珍贵 稀有 和 特有 物种 ,如 小 站 稻 、 天 忽 、 鸳 内 、 对 是 、 稻 、 贝 及 苇 、 消 \ 黄 、 夭 等 数 以 百 计 的 地 方 性 优良 物种 长 期 栖息 于 此 ,繁衍 后 代 。50 年 代 之 后 ， 天 津 湿 地 发 生 急剧 的 衰变 ,从 前 天 津 低 洼 湿地 有 :200 余 个 ,50 年 代 后 ,缩减 为 20 余 个 ,80 年 代 之 后 , 仅 剩 下 面积 1km2 以 上 的 湿地 12 个 ,总 面积 2737.92 km” , 占 市 面积 的 23% ,并 且 多 为 季 节 性 车 水 ,或 年 际 间 积 水 ,或 人 工 供水 ( 杨 春 城 等 ,1994) , 现 有 湿地 人 为 干扰 严重 ,渔业 、 农 业 及 油田 等 常 有 挤占 ,使 水 禽 \ 水 鸟 \ 鱼 . 虾 . 蟹 、 贝 及 某 些 蛇 、 蛙 、 兽 类 的 栖息 地 遭 到 严重 的 破坏 。 天 津 是 海河 流域 .永定 河 等 九 大 河流 末梢 ,但 河水 断 流 ,河床 干 泗 ,干旱 化 的 威胁 日 您 严重 , 以 至 许多 水 生动 植物 失去 了 栖息 地 而 不 能 生存 。 2.2 工农 业 基 础 工程 隔离 海岸 带 与 海洋 的 联系 天 津 海 岸 带 长 153 km, HA 10 km ,面积 广阔 ,其 中 潮 间 带 687.7 km’ , 盐 生 及 盐 沼 植 被 面 积 202 km’ , 尚 有 许多 沼泽 湿地 。 此 外 海河 等 9 个 水 系 经 天 津 市 汇集 于 海岸 带 注 人 渤海。 因 此 海岸 带 是 生态 系统 多 样 性 很 强 的 地 带 , 同 时 又 是 海陆 邻接 的 过 渡 地 带 ,是 一 个 特殊 的 海岸 带 生态 系统 ,其 主要 的 功能 为 既是 海陆 物质 循环 的 纽带 ,又 是 某 些 海洋 生物 、 鸟 类 等 的 栖息 地 , 生 态 系统 的 边缘 效应 十 分 显著 。 但 是 由 于 工 、 农 业 基础 工程 的 建设 ,隔离 了 海岸 带 与 海洋 的 联系 ,切断 了 海陆 之 间 的 营养 物质 流动 通道 ,形成 贫 养 型 海洋 ,使 海洋 生物 的 生长 繁殖 受阻 ,其 他 生物 也 因 营 养 物 质 贫 乏 而 数量 锐 减 。 例 如 ,天津 海岸 带 上 的 5 座 河口 防潮 闸 ,虽然 能 阻止 潮水 沿 河流 倒灌 ,但 是 却 切 断 了 海陆 物质 流动 的 通道 , 阻 断 了 河流 入 海 ,甚至 两 大 排污 河 , 也 无 水 人 海 。 再 加 上 诸 河 流 上 游 层 层 筑 坝 拦 截 , 以 致 人 海水 量 由 50 年 代 的 2727.9 亿 m? 降 至 80 年 代 的 2.97 亿 m2 ,几乎 等 于 无 水 入 海 。 河 流失 去 了 向 海洋 输送 营养 物质 的 功能 ,海洋 生物 无 法 获得 营养 而 不 能 生长 繁殖 ， 同时 使 海水 盐 度 上 升 , 泥 沙 淤 积 ,破坏 了 海洋 生物 的 栖息 地 而 失去 了 繁殖 场所 。 由 于 河口 建 闸 使 一 些 溯 河 性 生物 物种 ,如 银 鱼 ( Neosalanz anderssoni ) .P 4 9% ( Eriocheir sinensis ) 等 失去 了 产 卵 润 游 的 通路 ,导致 某 些 鱼 、 蟹 濒危 ,甚至 灭绝 。 例 如 北 塘 中 华 绒 歼 蟹 ,1956 年 收购 量 为 258.44t,1963 年 下 降 到 2.83t,70 年 代 仅 能 收购 2 一 8.5kg,80 年 代 已 无 收购 量 〈 天 津 市 海岸 带 与 海 涂 资源 综合 调查 领导 小 组 办 公 室 ,1987)。80 年 代 以 来 , 随 着 水 产 养殖 业 的 发 展 ， 海岸 带 上 几乎 布 满 了 养 虾 池 、 养 鱼 塘 , 再 加 上 大 面积 的 晒 盐池 ,使 海岸 带 上 的 沼泽 湿地 \ 盐 沼 和 盐 生 植 被 的 自然 生产 力 遭 到 严重 的 破坏 ,陆地 有 机 营养 物质 也 因 其 隔离 而 无 法 通过 水 流 〈 雨 水 及 潮水 ) 输入 海洋 ,一 些 底 栖 动物 、 软 体 动物 也 因此 失去 了 栖息 地 。 其 他 工农 业 基 础 建设 所 占据 海岸 带 的 面积 逐年 扩大 ,如 码头 、 工 厂 \ 油 田 、 楼 群 等 ,天 津 的 董洁 等 :天 津 物种 多 样 性 现状 及 丧失 原因 分 析 3 滨海 将 不 断 向 城市 化 方向 发 展 , 如 开发 区 保税区、 滨海 新 区 等 已 经 形成 城市 雏形 。 海 岸 带 自 然 生 态 系 统 将 不 可 避免 地 受到 工农 业 发 展 的 挤占 ,物种 多 样 性 丰富 度 随 之 而 下 降 。 2.3 环境 污染 天 津 环境 污染 仍 威 胁 着 物种 多 样 性 的 持续 发 展 。 例 如 ,已 经 证 实 毛 临 、 四 角 蛤 师 和 金星 蝶 Sth ( Trigonothracia jinzingae) 等 的 大 批 死 亡 是 南 排污 河 河水 所 致 。 北 塘 河 口 海 域 几 次 鱼 群 死亡 事件 ,大 量 梭 鱼 昏 死 ,大 量 虾 苗 、 死 鱼 随 潮水 漂流 ,以 及 黄 港 一 带 大 批 对 虾 死亡 均 属 河口 污水 污染 所 致 ,河口 富 营 养 化 引起 的 赤潮 也 时 有 发 生 。 河 流水 质 的 下 降 使 大 量 淡水 鱼 及 其 他 水 生动 物 、 植 物 致 濒 , 并 且 导 致 水 禽 水 鸟 种 类 及 数量 的 大 量 流失 。 其 他 如 城乡 工农 业 污 水 排 放 \ 大 气 污染 物 的 危害 、 重 金属 化 学 物质 对 土壤 的 污染 也 十 分 严重 。 例 如 污水 灌溉 及 污水 养殖 仍 在 进行 ,农药 \ 杀 虫 剂 及 化 肥 用 量 过 大 ,土壤 残 毒 积累 等 都 威胁 着 物种 多 样 性 的 持续 利用 。 2.4 资 源 过 度 开 发 利用 天 津 生 物资 源 量 贫乏 ,这 是 地 理 因 素 造成 的 。 但 人 类 的 过 度 开 发 利用 是 造成 物种 多 样 性 威胁 的 重要 因素 。 以 海洋 生物 为 例 , 由 于 捕捞 强度 过 大 ,盲目 发 展 捕捞 船只 及 网 具 ,80 年 代 以 来 ,产量 急剧 下 降 ,小 黄鱼 、 小 带鱼 等 已 失去 了 自然 繁殖 的 能 力 。 由 于 过 量 捕捞 产 卵 亲 虾 ,导致 自然 对 虾 产量 接近 零点 。 由 于 在 生殖 、 索 饵 、 泗 游 期 滥 捕 权 子 稻 , 目 前 已 近 于 灭绝 。 毛 蜡 是 天 津 市 近海 区 主要 经 济 物种 ,产量 已 由 年 产 62.6 万 tt 减少 到 7.44 万 te。 一 些 优良 的 物种 ,如 益 坚 等 已 经 绝迹 。 乱 捕 鸟 类 活动 十 分 严重 ,主要 由 于 外 贸 创汇 及 走私 经 营 , 例 如, 白 芍 《Cicoriza ciconia ) . K¥$.8 8 (Aiz galericulata) 天鹅 ( Cygnus cygnus ) 等 国家 级 保护 鸟 类 现 已 为 数 稀 少 ,甚至 灭绝 。 天 津 是 生物 物种 相对 集中 的 地 方 , 中 草药 有 300 多 种 ,但 是 ,由 于 采 挖 过度, 有 名 的 地 道 药 材 已 处 于 濒危 状态 。 如 石 沙 参 (Adenrozpjhora polyantha).Ht (Anemarrhena asphodeloides )、 #2 (Scutellaria paicalensis\、 丹 参 (Salvia miltiorrhiza ) 桔 梗 〈Platycodom grandiflorus )、 Ab 4 A ( Atractylodes lancea ) . At 38 #4 ( Bupleurum chinense ) 酸 更 仁 等 。80 年 代 以 前 ,收购 的 中 药材 有 70 一 80 种 ,收购 量 在 数 万 kg 以 上 ,50 年 代 知 母 产量 达 30 万 kg, 现 在 仅 剩 下 千 余 公 斤 ,已 无 收购 量 。 丹 参 、 桔 梗 等 已 由 6 一 7 万 kg 的 产量 下 降 到 不 足 千 斤 PAK KRM 唐 廷 贵 1991) 。 近 年 来 由 于 新 资源 开发 强度 加 大 ,一 些 药 用 植物 作为 野生 蔬菜 进入 市 场 ,如 村 醒 、 酸 过. 沙 参 蕨 菜 等 野生 植物 遭 到 更 大 的 威胁 ,因而 有 的 品种 濒于 灭绝 。 山 区 的 毛皮 兽 如 aH 锦 鸡 等 ,也 经 常 遭 到 捕杀 。1992 年 极为 偶 见 的 一 只 金钱 鹏 已 未 加 保护 而 死亡 。 当 代 人 为 的 活动 对 生物 物种 多 样 性 的 威胁 愈 来 愈 强烈 。 3 结语 近 2030 年 来 ,全 球 有 四 分 之 一 的 物种 灭绝 ,物种 多 样 性 正在 以 前 所 未 有 的 高 速度 丧失 (马克 平 ,1993) ,这 种 现象 在 天 津 地 区 也 有 明显 体现 。 天 津 是 世界 性 大 城市 之 一 ,又 是 对 外 开 放 的 重要 口岸 , 人 多 地 少 ,生物 物种 繁多 ,人 与 物种 多 样 性 的 关系 非常 密切 ,有 必要 加 以 重视 ， 加 强 研 究 ,加 大 保护 力度 ,挽救 和 保护 地 区 性 的 物种 多 样 性 。 参考 文 献 马克 平 . 1993. 试 论 生物 多 样 性 概念 . 生物 多 样 性 . 1(1): 20-22 杨 春 城 (EH). 1984. 天津 市 农业 资源 与 综合 区 划 , 天 津 : 天 津 市 农业 区 划 委 员 会 天 津 市 海岸 带 与 海 涂 资 源 综 合 领导 小 组 办 公 室 (主编 ). 1987 天 津 海岸 带 和 海 涂 资 源 综合 调查 报告 . 北京 : 海洋 出 版 社 - O74 i 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 ok EX , RE KE (主编 ). 1991. 天 津 葡 县 山区 野生 生物 资源 开发 利用 . 北京 : 海洋 出 版 社 THE PRESENT SITUATION OF THE SPECIES DIVERSITY IN TIANJIN AND THE REASONS OF ITS LOSS Dong Jie , Tang Tinggui (Department of Biology, College of Life Science, Nankai University, Tianjin 300071) Tianjin is a metropolitan city with a large population but a small area. Nevertheless, the species diversity is quite high. A great number of species of organisms have been recorded there. The ecosystem is also quite diversified, including various types. Reported in this paper is the species diversity of the mountain ecosystems, of the wetland ecosystems and of the marine ecosys- tems in Tianjin. A statistics shows that there occur over 2300 species of organisms , 1524 of which are distributed in the mountain area, over 400 in the plain wetlands, and over 380 in the sea. In the mountain ecosystems , 808 species of higher plants, 40 of mammals, 190 of birds, 25 of amphibians and reptiles, over 420 of insects, have been recorded. Most of them are distributed in the deciduous broad — leaved forests of Quercus mongolicus and the deciduous broad — leaved mixed forests. In the past decades, however, the species diversity in Tianjin was found to have sharply declined . The reasons of the loss of species diversity in Tianjin in recent years are ana- lyzed . We consider that the main reasons lie in that the wetlands and rivers were divided into separate parts and thus became dry, and that the connection between the beaches and the sea was severed by industrial and agricultural infrastructure facilities, and that the environment was pol- luted and biological resources were over — exploited. Key words: Tianjin, Species, Species diversity , Loss 肖 芳 楚 : 福 建 省 生物 多 样 性 现状 及 其 保护 * wn * 往 建 省 生物 多 样 性 现状 及 其 保护 肖 芳 楚 (福建 省 三 明 市 林业 委员 会 ,三 明 365000) 摘要 概述 生物 多 样 性 保护 ,分 析 国 内 外 和 福建 地 区 生物 多 样 性 现状 及 面临 的 问题 ,以 及 福建 生物 多 样 性 保护 工程 规划 和 采取 的 主要 措施 。 关键 词 林业 生物 多 样 性 保护 工程 规划 生物 多 样 性 是 指 地球 上 所 有 植物 、 动 物 和 微生物 及 其 所 构成 的 综合 体 , 包 括 生态 系统 、 物 种 和 基因 三 个 层次 的 多 样 性 。 生 物 多 样 性 是 地 球 上 生物 经 过 几 十 亿 年 发 展 进 化 的 结果 ,是 人 类 赖 以 生存 的 物质 基础 。 生物 多 样 性 的 研究 和 保护 是 人 类 生存 环境 保护 改善 和 持续 利用 生物 资源 的 一 个 不 可 分 割 的 重要 方面 ,是 未 来 工农 业 持 续 发 展 的 基础 。 生 物 多 样 性 已 成 为 全 人 类 的 共识 ,对 它 的 研究 和 保护 已 成 为 当今 国内 外 普遍 关注 的 热点 。 对 于 生物 多 样 性 产品 在 国民 经 济 收入 中 占有 优势 的 福建 来 说 ,更 显得 重要 。 1 福建 生物 多 样 性 特点 福建 自然 地 理 特点 是 面 海 靠 山 ,山海 构成 了 福建 的 主体 。 气 候 带 跨 中 南亚 热带 ,自然 景 观 多 样 ,森林 茂密 ,水 系 发 达 ,海域 辽阔 ,生物 资源 十 分 丰富 ,是 我 国 南 方 重点 林 区 和 野生 动物 重点 产 区 ,生物 多 样 性 仅 次 于 云南 广西 居 全 国 第 三 位 。 森 林 和 湿地 是 构成 福建 生物 多 样 性 最 重要 载体 。 福建 是 我 国生 物 多 样 性 最 丰富 的 地 区 之 一 ,各 种 动 植物 种 数 均 接 近 全 国 动 植物 种 数 的 17/ 3, AP RRA Fh HE aH IK 812 种 (哺乳 类 110 种 , 占 全 国 哺乳 类 种 数 的 18.9% ; 鸟 类 543 种 , 占 全 国 鸟 类 种 数 的 45.1% ;两 栖 类 44 种 占 全 国 两 栖 类 种 数 的 21.0% RAK 115 #, Sethe 行 类 动物 种 数 的 35.9% ) , 约 占 全 国 陆 生 养 椎 动物 种 数 的 28.6% ;淡水 鱼 类 169 种 ,海洋 鱼 类 745 种 。 福 建 无 背 椎 动物 除 昆 虫 外 ,其 他 类 群 较 少 研 究 ,种 数 知之 甚 少 。 全 国 昆 虫 约 1520 万 种 ,其 中 已 被 订 名 32 目 尚 不 及 4 万 种 ,福建 已 订 名 的 $000 多 种 ,隶属 31 目 。 福建 野生 动物 如 崇 安 蟾 .小 山 蛙 、 载 云 测 蛙 、 崇 安 磷 蛇 、 崇 安 地 蜥 、 白 背 吸 木 鸟 、 黄 冠 绿 吸 木 S #@PBE ERBE HARB RAS SHAOS 、 绿 头 翁 等 种 类 , 仅 福 建 分 布 ,是 我 国 特 有 种 。 福建 高 等 维 管束 植物 4703 H (KH PRA 382 种 ,裸子 植物 70 种 ,被 子 植物 4251 种 ) LH 占 全 国 的 18% , 木 本 植物 1943 种 ,人 竹 类 120 FH. WED MR MA AA SRK RH, 化 工 . 中 草药 花卉 等 经 济 利用 价值 较 高 的 野生 植物 1560 种 。 在 区 系 成 份 上 ,以 特有 种 属 子 遗 植物 丰富 为 特色 。 如 格 氏 档 . 长 苞 铁 杉 、 长 叶 杠 等。 另外 ,还 有 含笑 、 白 桂 木 \. 柳 杉 、 南方 红豆 杉 、 银 杏 等 名 木 古 树 。 2 福建 生物 多 样 性 要 面临 的 问题 由 于 历史 上 的 种 种 原因 ,福建 省 生物 多 样 性 丧失 的 程度 相当 严重 ,主要 体现 在 以 下 两 个 方 ee 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 A: 一 是 福建 省 地 带 性 森林 植被 一 亚热带 天 然 常 绿 阔 叶 林 分 布 面积 在 不 断 缩 小 ,特别 是 地 处 闽 东 南亚 热带 雨林 已 到 茂 茂 可 危 的 地 步 。 据 1993 年 福建 省 森林 资源 第 三 次 连续 清查 资料 表 明 ,福建 全 省 现 有 的 阔 叶 林 分 布 面积 为 146.17 万 公顷 , 占 林 分 面积 的 31.3% 。 这 意味 着 我 省 以 单一 树种 为 主 的 人 工 林 面 积 比 重 相 当 大 ,已 占 全 省 森林 的 主导 地 位 。 福 建 省 现存 的 天 然 阔 叶 林 属 原生 状态 的 仅 分 布 于 现 有 的 武夷 山 、 梅 花山 等 自然 保护 区 .小 区 , 除 此 之 外 ,大 部 分 属 于 天 然 次 生 林 。 而 另 一 严峻 的 事实 是 ,近年 来 全 省 各 地 大 兴 主 要 以 阔 叶 林 为 原料 的 香菇 、 森 耳 \ 白 类 等 生产 项 目 ,进一步 加 剧 福建 省 阔 叶 林 大 面积 的 丧失 。 二 是 天 然 湿地 面积 也 不 断 缩小 ,特别 是 沿海 的 滩涂 河口 地 区 ,已 被 大 面积 开垦 为 水 产 养 殖 区 耕地 及 工业 开发 区 ( 园 ) 等 。 天 然 湿 地 现存 面积 仅 为 原 有 的 1/3 , 且 面临 日 益 严重 的 工业 污染 问题 。 致 使 沿海 红 树林 遭受 严重 破坏 ,地 方 政 府 不 得 不 耗费 巨额 资金 修 堤 筑 坝 , 抵 挡 海 潮 台风 的 袭击 。 而 赖 于 湿地 生存 的 一 些 重要 的 水 禽 资 源 日 趋 贫乏 ,水 产品 受 污染 严重 。 福建 省 濒危 物种 , 现 属 于 国家 重点 保护 的 野生 动物 有 147 种 ,其 中 一 级 24 种 ,二 级 123 种 , 占 国家 重点 保护 种 类 的 38% 。 省 重点 和 省 一 般 保 护 的 陆 生 野生 动物 分 别 为 79 种 和 501 种 ,省 重点 保护 水 生 野生 动物 11 种 。 以 上 属国 家 和 省 需 保 护 的 种 类 ,合计 为 738 种 , 约 占 全 省 4$ HE DD PRE 1612 种 的 45% 。 特 别 是 华南 虎 、 朱 鸥 \ 水 鹿 EE SHS ie REED 茂 茂 可 危 。 据 1990 一 1992 年 调查 ,华南 虎 现存 数量 不 足 10 只 ,濒临 灭绝 。 朱 鹦 \ 水 鹿 、 梅 花 EE. SHS A 60 年 代 初 采 集 到 标本 后 ,已 近 30 年 未 见 踪迹 。 经 济 动物 水 猎 \ 豹 猫 等 皮 张 已 形 不 成 生产 规模 。 地 方志 记载 , 清 同治 年 间 ,闽南 的 漳州 至 诏 安 一 带 尚 分 布 亚 洲 象 ,但 由 于 南亚 热带 天 然 植 被 在 100 多 年 中 不 断 遭 受 严重 破坏 ,生态 环境 恶化 ,野生 亚洲 象 在 福建 灭绝 。 珍 稀 植物 属国 家 重点 保护 的 有 46 种 ,其 中 属国 家 一 级 保护 的 有 1 种 ,二 级 保护 的 有 15 种 、 三 级 保 PHA 30 种 。 另 外 , 属 省 级 保护 的 还 有 16 种 , 均 属国 家 三 级 保护 。 近 年 来 遭受 破坏 最 严重 的 是 一 些 名 木 古 树 ,如 红豆 杉 、 柳 杉 等 。 3 生物 多 样 性 保护 与 自然 保护 区 建设 福建 省 生物 多 样 性 保护 开展 比较 早 ,50 年 代 建立 了 格 氏 榜 、 万 木林 两 处 自然 保护 区 。80 年 代 又 规划 建设 15 处 森林 湿地 和 野生 动物 类 型 自然 保护 区 ,其 中 国家 级 2 处 ,省 级 13 处 , 面 积 10 万 公 项 , 占 全 省 土地 面积 的 0.87% 。1992 年 全 省 规划 496 个 保护 区 、 小 区 和 保护 点 , 面 积 13.8 HAM, 1995 年 又 对 优先 保护 的 生态 系统 和 物种 重新 规划 ,确定 了 近 、 中 期 建设 自然 保护 区 45 处 ,自然 保护 小 区 (点 )4366 处 。 受 到 保护 的 名 木 古 树 11683 株 ,面积 57.9 FAM, 至 此 , 现 有 与 规划 的 自然 保护 区 (小 区 \ 点 ) 占 全 省 总 面积 的 5.7% ,接近 全 国平 均 水 平 。 实 施 生物 多 样 性 保护 工程 规划 总 投资 为 11969 万 元 。 全 省 有 十 多 个 县 (HK) 已 获 省 、 地 政府 批 HE SC Hii 4 生物 多 样 性 保护 主要 措施 4.1 建立 健全 野生 动 植物 保护 管理 机 构 , 林 业 行 政 主管 部 门 代表 政府 实施 对 野生 动 植 物 的 保护 管理 。 尽 快 建立 市 .县 、 乡 各 级 管理 机 构 ,负责 本 辖区 内 的 行政 管理 。 4.2 建立 健全 自然 保护 区 (小 区 \ 点 ) 的 管理 和 监督 体 系 。 林 业 行 政 主管 部 门 牵头 组 织 的 以 森林 、 野 生动 物 和 湿地 等 生物 多 样 性 保护 类 型 的 自然 保护 区 (DRA) 的 规划 , 报 县 级 以 上 人 民政 府 批准 ,实施 建设 管理 ,形成 国家 、 省 级 和 县 级 等 建设 管理 体系 和 监督 体系 。 4.3 加 强 政府 有 关 部 门 工 作 的 协调 。 根 据 部 门 职能 分 工 , 不 同 的 生物 资源 属于 不 同 部 门 肖 芳 楚 : 福 建 省 生物 多 样 性 现状 及 其 保护 : O77 ° 管理 ,各 生态 系统 由 多 种 资源 组 成 ,实际 管理 上 由 各 部 门 交 叉 管理 ,这 就 要 求 各 部 门 采取 协调 一 致 的 行动 ,共同 管理 。 4.4 加 强 法 制 建 设 ,健全 法 律 法 规 \ 政 策 。 认 真 贯彻 执行 《森林 法 》《 野 生动 物 保护 法 》、 《森林 和 野生 动物 类 型 自然 保护 区 管理 办 法 》 等 有 关 法 律 法 规 ,研究 制定 生物 多 样 性 保护 法 规 ， 配套 制定 生物 多 样 性 保护 工程 规划 ,并 加 大 执法 力度 和 执法 监督 。 4.5 推进 传统 林业 向 现代 林业 转变 ,逐步 将 林业 区 分 为 公益 林业 和 商品 林业 ,实行 分 类 经 营 ,将 生态 脆弱 和 生态 意义 重大 的 森林 ,以 及 现 有 已 规划 的 自然 保护 区 (小 区 \ 点 )、 森 林 公园 等 确定 为 公益 林 ,发 挥 生态 和 社会 效益 ,按照 公益 事业 建设 管理 ,由 各 级 财政 投资 ,并 大 力 发 动 社会 力量 共同 建设 。 在 管理 手段 上 ,以 法 律 和 行政 手段 为 主 ,以 经 济 手段 为 辅 , 追 求 最 大 的 生 态 、 社 会 效益 。 4.6 将 生物 多 样 性 保护 工程 纳 和 人 国民 经 济 “ 九 五 "计划 和 2010 年 社会 发 展 规划 ,其 基础 设 施 建 设 ,专项 科研 基金 等 费用 纳入 财政 预算 ,以 保证 工作 的 正常 开展 。 采 取 优 惠 政策 ,通过 投 放 贴 息 贷款 资金 .生产 扶持 资金 ,减免 税 费 等 途径 ,为 保护 区 的 发 展 创造 良好 条 件 。 4.7 加 强生 态 环境 意识 ,开展 生物 多 样 性 保护 的 宣传 ,科学 引导 ,大 力 开 展 宣传 教育 活动 ， 牢固 树立 全 民 保 护 意 识 。 以 “植树 节 ”“ 爱 鸟 周 " “保护 野生 动物 宣传 月 等 活动 ,通过 科教 、 学 术 交 流 、 科 普 、 培 训 、 展 览 .咨询 等 形式 大 力 宣传 保护 生物 多 样 性 的 意义 ,提高 全 社会 对 生物 多 样 性 的 保护 意识 。 4.8 重视 开展 生物 多 样 性 的 保护 和 合理 利用 研究 ,加强 同 国际 保护 组 织 的 合作 与 交流 。 开展 资源 家 底 调查 ,濒危 物种 的 动态 监测 、 驯 养 繁殖 和 培育 技术 的 研究 和 成 果 应 用 推广 工作 的 试验 示范 。 建 立 生 物资 源 管理 信息 库 ,动态 监测 网 络 和 信息 系统 ,环境 (自然 条 件 ) 影响 评 价 等 。 参考 文 南 福建 省 林业 厅 . 1996. 福建 省 生物 多 样 性 保护 工程 规划 . 全 省 林业 局 长 ( 林 委 主任 ) 会 议 文件 之 十 .5,7,33 EM. 1993. 云南 动物 多 样 性 的 现状 与 危机 . 云南 生物 多 样 性 学 术 讨 论 会 论文 集 . 昆 明 :云南 科技 出 版 社 ,101- 104 PRESENT SITUATION AND CONSERVATION OF BIODIVERSITY IN FUJIAN PROVINCE Xiao Fangye (Sanming Forestry Committee of Fujian Province,Sanming 365000) In this paper, the conservation of biodiversity at home and abroad is briefly reviewed, and the present situation and the problems in the conservation of biodiversity in Fujian Province were ana- lyzed ,and some measures are proposed . Key Words: Forestry , Biological diversity protection, Project planning “yet 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 陕西 米 仓 山南 坡 植物 优势 种 群 特征 及 多 样 性 分 析 刘 静 艳 ! BRA? (1 中 山大 学 生命 科学 学 院 ,广州 ”510275) (2 中 山大 学 昆虫 研究 所 ,广东 商学 院 数学 部 ,广州 ”510320) 摘要 ”在 有 关 陕 西 米 仓 山 南 坡 森 林 植 被 性 质 及 分 类 等 已 有 研究 的 基础 上 ,本 文 着 重 就 优势 种 群 特征 及 群落 的 多 样 性 进行 分 析 。 研 究 表明 ,各 样 地 的 多 样 性 指数 与 样 地 中 落叶 树种 所 占 的 比例 成 显著 的 负 相 关 关 系 。 常 绿 种 群 在 该 群落 中 处 于 显著 的 优势 地 位 ,具有 比较 稳定 的 发 展 趋势 ,而 落叶 种 群 为 衰老 型 种 群 ; 常 绿 优势 种 群 包 石 标 具 有 最 强 的 竞争 能 力 , 如 排除 人 为 干扰 ， 将 可 能 发 展 成 为 本 区 森林 植被 的 生态 优势 种 群 ;种 群 分 布 格局 服从 集群 式 分 布 。 关键 词 大 巴山 米 仓 山 南 坡 “多样 性 指数 ”优势 种 群 特征 ”年龄 结构 DBA toe 大 巴山 是 一 条 重要 的 地 理 分 界线 。 据 中 国 植 被 区 划 ,大 巴山 区 属于 亚热带 常 绿 阔 叶 林 区 域 ,东部 常 绿 阔 叶 林 亚 区 域 , 其 中 陕西 境内 北 亚热带 常 绿 落叶 阁 叶 混交 林地 带 的 南 界 就 是 以 大 巴山 脉 分 水 岭 确定 的 。 陕 西 米 仓 山 位 于 大 巴山 西 段 ,调查 区 位 于 米 仓 山南 坡 , 地 理 坐 标 为 32” 30’ ~32°55’N,107°05’ 一 107"20 下 ,行政 区 划 属 于 陕西 南 郑 县 碑 坝 区 ,地 处 北 亚热带 常 绿 落叶 阔 叶 混 交 林 向 亚热带 常 绿 阔 叶 林 的 过 渡 地 带 。 研 究 这 种 特殊 地 理 区 域 的 植被 性 质 及 特征 ,有 着 重要 的 理论 意义 及 实际 价值 。 在 该 区 植被 性 质 及 分 类 等 已 有 研究 的 基础 上 (方正 和 刘 静 艳 ,1991a,b; 刘 静 艳 ,1989 ,1990) ,进一步 对 该 地 带 植被 优势 种 群 特征 及 多 样 性 进行 探讨 。 2 调查 区 自然 概况 和 研究 方法 碑 坝 区 位 于 南 郑 县 东南 部 , 米 仓 山 主 背 南 侧 , 东 与 陕西 省 西 乡 县 接壤 ,西南 分 别 与 四 川 省 南江 县 ` 通 江 县 毗邻 。 海 拔 1000 一 2000 m, 相 对 高 差 约 1900 m, 属 典型 深切 割 中 山地 魏 类 型 ， 地 势 北 高 南 低 。 区 内 河流 属 嘉陵 江水 系 , 基 岩 主 要 为 石灰 岩 ,其 次 为 页 岩 和 砂岩 。 土 壤 为 山地 黄 棕 壤 ,pH 值 5.5 一 7.0。 气 候 温 和 湿润 ,年 平均 气温 10.7 0,1 月 均 温 0 C,7 月 均 温 21.3 C ,过 10 TC Bid 3389.99 CT ,持续 期 198 d; 无 霜 期 180 一 220 dj; 年 平均 降雨 量 1378.6.mm。 在 较 大 范围 路 线 调查 的 基础 上 ,进行 重点 的 样 地 调查 。 共 设置 16 SM (DHEA QI 一 Ql16) ,面积 总 计 5050 m”。 在 样 地 内 进行 每 木 调查 ,测定 胸径 、 高 度 及 冠 幅 等 数量 指标 ; A 时 ,分别 设置 Smxsm 和 1mxlm 的 小 样 方 , 测 定 灌木 和 草本 植物 的 多 度 高 度 及 盖 度 。 3 结果 与 分 析 3.1 多 样 性 分 析 多 样 性 是 群落 生态 组 织 水 平 的 独特 的 可 测定 的 生物 学 特征 (Cox,1979 ) ,是 反映 群落 结 构 和 功能 的 重要 指标 ,因此 ,探讨 影响 群落 多 样 性 的 因素 对 认识 群落 的 结构 和 功能 有 重要 意 Ms 在 调查 区 16 个 样 地 中 ,统计 有 乔木 1209 株 ,隶属 于 58 种 ,个 体 在 种 间 分 布 的 平均 值 为 21 ,标准 差 为 42 ,个 体 的 种 间 分 布 具有 明显 的 不 均匀 性 。 个 体 数 量 占 绝 对 优势 的 是 常 绿 种 群 。 刘 静 艳 等 :陕西 米 仓 山南 坡 植物 优势 种 群 特征 及 多 样 性 分 析 了 58 个 种 中 ,有 29 个 种 只 在 一 个 样 地 中 出 现 , 个 体 数量 为 71, 占 总 株数 的 5.8% ;而 在 7 个 以 上 样 地 出 现 的 种 虽 只 有 9 个 ,但 个 体 数 量 为 844 , 占 总 株数 的 70% 。 显 然 群落 中 优势 种 明显 。 FA Simpson 指数 作为 群落 多 样 性 的 度量 指标 (Simpson, 1949). JECONE 一 1) YY — 4) HH s 是 样 地 中 乔木 层 种 群 个 数 , Ni 表示 该 样 地 乔木 层 第 i 个 种 群 的 个 体 数 , N 为 该 样 地 乔 木 层 总 个 体 数 。 根据 16 个 样 地 资料 计算 出 的 多 样 性 指数 见 表 1。 Rl 各 样 地 多 样 性 指数 P= re 样 地 〈 面 积 m’) 多 样 性 指数 样 地 多 样 性 指数 Qi (200) 0.746 Q9 (450) 0.712 Q2(100) 0.884 Q10 (500) 0.738 Q3(400) 0.887 Q11(400) 0.598 Q4(400) 0.900 Q12(300) 0.838 Q5(300) 0.638 Q13(200) 0.836 Q6(200) 0.813 Q14(400) 0.808 Q7(300) 0.761 Q15(100) 0.351 Q8(300) 0.765 Q16(300) 0.747 据 样 地 资料 ,在 多 样 性 指数 较 低 的 几 个 样 地 群落 中 ,落叶 种 类 相对 较 多 , 常 绿 种 类 虽 相 对 较 少 ,但 个 体 数 量 却 占 有 绝对 优势 。 如 样 地 Q15 中 ,有 7 种 共 81 株 ,而 其 中 仅 2 个 常 绿 种 的 个 体 数 就 达 71。 在 多 样 性 指数 较 高 的 几 个 样 地 群落 中 , 常 绿 种 类 相对 较 多 , 且 个 体 的 数量 分 布 也 较为 均匀 ,而 落叶 种 类 相对 较 少 。 为 此 ,就 样 地 群落 的 多 样 性 指数 与 该 样 地 中 落叶 种 类 的 比 例 进 行 相关 分 析 。 结 果 表 明 , 二 者 呈现 显著 的 负 相 关 关 系 , 相 关系 数 r= -0.63 eH, — 者 还 具有 极 显 著 的 线性 相关 关系 :y=1.18~0.84*” z 。 这 进一步 表明 各 样 地 中 落叶 树种 的 相对 数量 是 影响 群落 多 样 性 的 重要 因素 。 另 据 样 地 资料 ,上 述 多 样 性 指数 较 高 (大 于 0.85) 的 群落 主要 分 布 在 坡 向 SW80" 一 SW85" ,这 与 该 生境 条 件 下 群落 的 种 类 组 成 比较 丰富 ,尤其 是 党 绿 树种 较为 发 育 有 关 。 3.2 优势 种 群 特征 分 析 生态 优势 种 群 特征 的 时 空 变化 规律 往往 决定 着 植物 群落 的 特征 ,并 控制 着 群落 的 演 蔡 。 特别 是 本 区 地 处 过 渡 带 , 常 绿 优势 种 群 比较 单纯 , 且 群 落 中 含有 一 定数 量 的 落叶 成 分 ,因此 , 探 讨 常 绿 种 群 与 落叶 种 群 之 间 以 及 常 绿 种 群 之 间 的 竞争 关系 是 很 有 意义 的 。 ACW A HK S1 ( Lithocarpus cleistocarpus )\ 7K ## RK) S2 (Fagus engleriana ) , i JL S3 (Ilex pernyi) SAFER S4 (Eurya brevistyla ) .#} A EBS S5 (Rhododendron hypoglaucum ) , Bi HEE S6 ( Quercus alienra )、 南 方 六 道 木 S7〈Apelia dielsii ) 青冈 S8 ( Cyclobalanopsis glau- co) 四 照 花 S9 (Dendrobenthamia japonica var. chinensis) k & # R) S10 ( Cyclobalanopsis oxydon ) 10 个 优势 种 作为 分 析 研究 对 象 。 3.2.1 种 群 的 地 位 和 等 级 度 从 图 1 可 见 , 包 石 标 . 青 冈 . 曼 青冈 在 同一 样 地 或 不 同样 地 中 的 相对 多 度 (OA) 相 对 频 度 (OB) 以 及 相对 显著 度 (OD) 均 占 优势 ,其 中 包 石 栎 尤为 突出 。 样 地 Ql4 中 Rt HAY QA、`OD 也 较 大 ,但 OB 相对 较 小 ,这 与 其 分 布 海拔 较 高 有 关 ,但 不 失 为 群落 的 优势 种 。 落叶 树种 红 桦 、 锐 齿 标 较 常 绿 树种 处 明显 劣势 ,为 群落 的 伴生 种 类 。 - 380 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 就 等 级 度 而 言 , 常 绿 种 群 多 具 34 级 立木 ,其 中 曼 青 冈 五 级 俱全 ,说明 种 群 具有 较 高 的 稳定 性 。 而 落叶 种 群 多 为 45 级 大 树 ,更 新 不 良 , 只 是 处 于 暂时 稳定 的 状态 。 当 然 ,等 级 度 只 能 在 一 定 程度 上 反映 出 种 群 的 发 展 方向 ,还 不 足以 说 明 群 落 的 演 蔡 趋势 。 据 林 木 结 构图 解 ( 曲 仲 湘 ,1984) ,作出 各 代表 样 地 中 主要 种 群 的 林木 结构 图 。 Elegie fri ele Se j He e=zas ae, — < ata mB mM [Q1]@F (a) [Q9]# Fl (c) [Q10] 曼 青冈 (f) [Q12] 水 青 网 (II) [Q5] 粉 白 杜 鹏 (k) 水 青冈 (b) 曼 青 冈 (d) BieR(g) “ AUT ARG) 短 柱 检 (L) 水 青冈 (e) 水 青冈 (h) Bi te # (m) 图 1 各 代表 样 地 中 主要 种 群 的 林木 结构 图 解 3.2.2 种 群 的 年 龄 结构 从 图 2 中 可 见 ,优势 种 群 (图 中 ac 、d\fj) HAA LUNLV4 RUA, HR PRA 五 级 俱全 ,显然 为 成 熟 稳定 种 群 ;而 主要 落叶 种 群 (be\h\i\g) 则 多 含 开 .或 W、V 级 立木 ， 故 为 中 训 种 群 和 老 误 种群 。 这 与 生境 条 件 郁 闭 ,落叶 种 群 天 然 更 新 不 良 有 关 。 再 就 种 群 数量 而 言 , 远 较 常 绿 种 群 为 小 ,因此 ,从 自然 演 替 趋势 来 看 ,落叶 种 群 没有 发 展 扩大 的 可 能 ,更 没有 取代 常 绿 种 群 优势 地 位 的 可 能 。 | 值得 说 明 的 是 样 地 QS LEBER RR, AR YE ALS ER 齿 栎 都 表现 为 衰老 种 群 , 然 而 程度 有 别 ,后 者 为 老 训 种群, 前 者 为 中 训 种 群 ,而 短 柱 检 仅 有 初 衰 迹象 。 据 此 可 初步 推测 ,该 群落 总 的 演 蔡 趋势 是 以 衰退 为 主 ,但 至 少 在 目前 帮 至 相当 长 时 间 内 ,还 将 继续 存在 , FER RE IE AR 据 林 英 〈1983) 立木 分 级 标准 ,做 出 各 优势 种 群 的 年 龄 结构 图 。 3.2.3 HRP BZA HS REESUEBMIEE BAERS HEH a 的 估计 (May 著 , 孙 儒 泳 等 译 ,1982) ,在 此 主要 就 包 石 标 . 青 冈 . 曼 青冈 3 个 常 绿 优势 种 群 的 相对 优势 度 作 为 生态 位 重 玖 的 计量 , 据 公 式 刘 静 艳 等 :陕西 米 仓 山南 坡 植物 优势 种 群 特 征 及 多 样 性 分 析 ~ Se * (Q3] 4 f(b) [Q3] 青 冈 (c) [Q8] 曼 青冈 (h) FQl1] 青 冈 (d) [Q11] 红 桦 (e) [Ql14] 刺 叶 栎 (f) [Ql4] 锐 齿 标 (g) 图 2 主要 常 绿 种 群 和 落叶 种 群 的 年 龄 结构 图 (May,1975; Hurlbert,1978 ) : aij = > puP alk pode 求 得 竞争 系数 ;其 中 Pin 和 Pin 分 别 为 种 1 和 种 j 在 n 个 样 地 中 的 相对 优势 度 。 并 以 发 育 最 好 的 包 石 标 . 青 网 和 曼 青冈 群落 中 的 基 面积 (cm2]m 2) 分 别 作 为 它们 各 自 的 容纳 量 , 代 人 Lotka- Volterra 竞争 方程 (May 著 , 孙 儒 泳 等 译 ,1982) : 和 一 IN pee K, 其 中 yn 为 种 数 ; Ki 为 种 i 的 容纳 量 ; DAHA KA ni WH i 的 优势 度 ;ai 为 种 j 的 一 个 个 体 对 种 i 的 抑制 影响 。 由 此 预测 出 在 平衡 状态 下 ,上 述 三 个 优势 种 的 相对 优势 度 分 别 是 eee 24.58,1.15. 可 见 ,在 排除 人 为 干扰 的 情况 下 ,该 区 森林 植被 将 发 展 为 以 包 石 栎 为 主 ， 另 有 少 部 分 曼 青冈 林 的 类 型 ,而 与 这 两 个 优势 种 群 伴生 的 青冈 种 群 将 始终 处 于 伴生 种 群 的 地 Te 6 3.2.4 种 群 的 分 布 格局 本 文 用 方差 / 均 方 比率 的 方法 (Chapman #, HA MF, 1981; 余 世 孝 ,1994;Acevedo， 1996) ,对 8 个 常见 优势 种 群 通过 检验 观测 值 与 Poisson 分 布 的 偏离 情况 来 判断 其 分 布 格局 。 方差 及 t-- 检验 结果 见 表 2。 * 382 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 n Paes ek j=1 : nmr 其 中 ,zi = 工 >) ab，zy 为 第 X 种 在 第 j PI HE SBE nO Ps RL, s 信 >1, 则 该 种 群 趋 于 集群 分 布 ;否则 ,种 群星 规则 分 布 。 由 表 (2) 可 知 ,对 各 种 群 而 言 , 均 有 SS 人/X; >1, 故 种 群 分 布 趋 于 集群 式 分 布 。 用 t=- 检 验 其 是 否 偏离 Poisson 分 布 ( 丁 士 蝶 ,1981 ) ， A pap 一 工 表 2 方差 及 tt- 检验 计算 结果 种 名 站 S? t Gi Bf 4.74 214.35 183.22 青冈 16.21 382.32 239.56 水 青冈 a ee 49.57 "63.34 短 柱 检 9.44 218.46 234.85 aL BS 9.69 426.50 it 456.24 aah 6.38 241.07 390.17 fal oF HE 4.78 159.91 344.23 Bi Hi HE 2.48 [eeu 20.91 结果 表明 : 当 df= 16 -1=15,to.95(15) = 2.1315 t9.91(15) = 2.947, AW t, >t 0.05 (15) ,t > to.91(15), ER, ,种群 分 布 服从 集群 式 分 布 。 4 结论 4.1 各 样 地 多 样 性 指数 与 该 样 地 中 落叶 种 类 的 数量 呈 负 相关 , 且 二 者 有 极 显 著 的 线性 关 4.2 就 演 蔡 趋势 而 言 , 常 绿 优势 种 群 具有 比较 稳定 的 发 展 趋势 ,落叶 种 群 则 表现 为 衰退 型 种 群 。 4.3 在 常 绿 种 群 中 , 包 石 标 具 有 最 强 的 竞争 能 力 ,为 该 地 植物 群落 的 优势 种 群 。 4.4 就 种 群 分 布 格局 而 言 , 常 绿 优 势 种群 和 伴生 的 落叶 种 群 均 服从 集群 式 分 布 。 参考 XM 献 丁 士 晟 .1981. 多 元 分 析 方 法 及 其 应 用 .长 春 : 吉林 人 民 出 版 社 方正 , 刘 静 艳 . 1991a. 陕 南 碑 坝 常 绿 阔 叶 林 生 态 优势 度 研究 .陕西 师 大 学 报 .18 (3): 70-73 方正 UR. 1991b. 大 巴山 区 巴山 松林 的 初步 研究 .植物 生态 学 与 地 植物 学 学 报 .15 (3) :264 一 273 黄 全 , 李 意 德 .1988 .海南 岛 尖 峰 岭 热带 山地 雨林 采伐 迹地 更 新 群落 的 初步 分 析 . 植 物 生 态 学 与 地 植物 学 学 报 .12 (1): 12- 21 刘 静 艳 . 1989. 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Nature. 163:688 AN ANALYSIS OF THE CHARACTERISTICS OF THE DOMINANT POPULATIONS AND THE COMMUNITY DIVERSITY ON THE SOUTHERN SLOPE OF THE MICANSHAN MOUNTAIN, SHANXI Liu Jingyan', Huang Yingzi* (‘School of Biological Science, Zhongshan University,Guangzhou 510275) (*Department of Mathematics, Guangdong Commercial College,Guangzhou 510320) In this paper, the characteristics of the dominant populations and the community diversity on the southern slope of the Micanshan Mountain, Shanxi Province, were analyzed. The results show that the diversity index of each quadrat had a significant negative relation to the percentage of the deciduous trees, and that populations of evergreen trees played a more important role in the forest and showed a more stable development tendency than the populations of deciduous trees, which showed a declining development tendency. In the absence of the man — made large — scale disturbance, populations of Lithocarpus cleistocarpus were found to have the strongest competi- tive ability and would probably become the dominant populations of the forest vegetation in this area. The spatial distribution of the main populations in this area appeared to be of the aggregated pattern. Key words: Dominant population, Characteristics, Diversity ,Age structure, Micanshan Mountain - 384 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 板栗 与 真菌 共生 体 的 多 样 性 及 协同 进化 x Ik! 王 有 智 ” 徐 Bl (1 北京 农学 院 园艺 系 ,北京 ”102206) (2 中 国 科 学 院 微生物 所 ,北京 ”100080) 摘要 ”本文 论述 了 板栗 与 真菌 共生 多 样 性 , 板 村 与 共生 真菌 的 相互 协同 作用 及 其 协同 进化 机 制 。 板 栗 在 不 同 的 年 齿 时 期 不 同 生态 系统 不 同 物候 期 与 共生 真菌 形成 多 样 的 共生 组 合 和 不 同 程度 的 共生 关系 。 在 其 形成 共生 结构 的 同时 ,各 自 互 为 环境 因子 ,互相 适应 ,在 系统 发 育 的 长 期 协同 进化 过 程 中 ,形成 了 协调 的 共生 关系 。 互 相 适应 和 互 为 依赖 的 协同 作用 ,限制 了 板栗 或 真菌 的 单独 进化 ,表现 为 协同 进化 。 在 协同 进化 过 程 中 ,优势 的 共生 组 合 得 到 了 加 强 和 稳 固 。 这 种 优势 共生 体系 主动 适应 变化 的 环境 , 称 协同 进化 。 KH the 共生 真菌 ”生物 多 样 性 协同 进化 板栗 (Casiazzea mollissima BL. ) 的 根系 与 真菌 存在 广泛 的 共生 现象 ,形成 外 生 菌 根 。 板 栗 和 外 生 菌 根 真菌 都 有 着 丰富 的 遗传 多 样 性 和 生态 系统 多 样 性 。 在 恶劣 的 自然 条 件 中 ,板栗 仍 能 够 正常 地 生长 发 育 , 这 与 共生 真菌 是 有 密切 关系 的 。 正 如 大 多 数 外 生 菌 根 真 菌 的 专 化 性 不 强 一 样 (Harley 和 Smith,1983) ,板栗 对 共生 真菌 的 选择 也 不 强 , 它 们 互相 共生 ,形成 多 样 性 的 菌 根 。 在 研究 植物 与 真菌 共生 现象 中 ,以 往 普遍 关注 双方 在 生理 功能 上 的 互利 作用 (Martin 和 Botton,1993) ,而 对 于 植物 与 共生 真菌 形成 多 样 性 组 合 的 潜力 、 植 物 与 共生 真菌 组 合 的 演 蔡 过 程 及 协同 进化 方面 未 引起 注意 ,致使 在 植物 与 共生 真菌 相互 识别 、 植 物 与 真菌 优势 组 合 的 形 成 等 方面 缺乏 应 有 的 理论 基础 。 本 文 试 图 通过 研究 板栗 与 外 生 菌 根 真 菌 共 生 的 多 样 性 ,探讨 共生 真菌 在 板栗 生长 周期 和 生命 周期 中 的 演 替 过 程 、 优 势 共生 组 合 的 形成 ,为 板栗 与 真菌 共生 多 样 性 及 板栗 丰产 稳产 的 研究 和 利用 提供 理论 依据 。 同 时 可 进一步 探讨 植物 与 共生 真菌 的 协 同 进 化 机 制 。 1 板栗 与 真菌 共生 的 多 样 性 组 合 在 天 然 林 和 栽培 园 中 ,板栗 作为 非 专 一 性 寄主 能 与 多 种 真菌 形成 菌 根 共 生体 。 由 于 寄主 对 共生 真菌 的 要 求 不 严格 ,能 与 板栗 形成 外 生 菌 根 的 真菌 具有 较 丰 富 的 物种 多 样 性 和 遗传 多 样 性 。 经 初步 统计 ,共生 真菌 种 类 有 13 属 20 余 种 (秦岭 等 ,1994)。 由 于 共生 真菌 种 类 和 菌株 的 不 同 、 寄主 年 龄 .寄主 生长 的 生态 条 件 等 生物 和 非 生物 因素 的 差异 ,使 得 板栗 与 其 共生 真菌 组 成 了 多 样 的 板栗 一 一 真菌 共生 体 。 表 现在 不 同 共生 组 合共 生 的 强 弱 程 度 不 同 。 须 腹 菌 ( Rhizopogen sp. ) MACK HA ( Lycoperdon zerzatuza ) 能 广泛 地 与 板栗 形成 良好 的 共生 关系 ， 尤其 是 须 腹 菌 在 板栗 的 年 生长 期 内 均 能 较 长 期 地 与 板栗 共生 。 环 柄 菇 (Lezpiota leacothites)F 板栗 共生 关系 一 般 ,而 地 星 ( Geastrwmz sp. ) 等 真菌 虽然 分 布 广泛 于 栗 林 ,与 板栗 形成 的 共生 体 的 生态 专 化 性 不 强 。 板 栗 菌 根 多 样 性 的 差异 主要 表现 在 菌 根 形 态 、 着 生 状 况 、 菌 根 颜色 等 多 方 面 。 板 栗 菌 根 多 为 二 分 又 、 塔 状 和 羽 状 等 ,彩色 豆 马 勃 ( Pisolithaus tinotorius Pr ) 与 板栗 形成 的 菌 根 为 典型 的 二 分 又 结构 , 须 腹 菌 与 板栗 形成 的 菌 根 形态 以 二 分 又 和 塔 状 结构 为 主 。 共 生 组 秦岭 等 :板栗 与 真菌 共生 体 的 多 样 性 及 协同 进化 3 Te 合 不 同 菌 根 着 生 状 况 有 差异 ,有 些 根系 上 着 生 一 种 菌 根 , 而 有 些 根 系 上 着 生 两 种 以 上 的 菌 根 。 菌 根 颜色 主要 取决 于 真菌 种 类 ,与 真菌 的 菌 丝 颜色 相 一 致 。 马 勃 类 、 须 腹 菌 、 环 柄 菇 、 红 菇 属 (Ruwssxla ) 等 真菌 形成 的 菌 根 多 为 无 色 到 白色 ,而 美味 牛 肝 菌 (Bolerrs edulis) + FF i RIG 的 菌 根 为 淡 黄 色 、 黄 色 、 黄 棕色 等 。 2 板栗 与 真菌 共生 体 的 互相 协同 作用 菌 根 是 根 与 真菌 组 成 的 复合 器 官 。 它 们 存在 于 土壤 与 根 或 菌 根 的 界面 处 ,形成 “ 菌 丝 桥 ” 〈 花 晓 梅 ,1995)。 这 种 菌 丝 桥 的 存在 能 改变 土壤 的 通 透 性 ,并 通过 吸收 释放 、\ 形 态 变化 及 pH 值 变化 ,改变 根 际 内 化 合 物 的 有 效 性 。 板栗 光合 作用 产生 的 碳水 化 合 物 被 板 票 和 共生 真菌 两 者 利用 。 真 菌 菌 丝 的 存在 扩大 了 板 粟 根 系 的 吸收 面积 。 由 于 菌 根 真菌 分 沁 物 的 作用 ,使 土壤 中 难 溶 的 养分 尤其 是 难 溶 磷 溶 解 , 真 菌 从 土壤 中 吸收 的 养分 传送 给 寄主 。 可 以 说 共生 体 双 方 彼此 分 享 它 们 吸收 和 合成 的 养分 。 由 于 寄主 的 存在 ,共生 菌 才 有 了 生存 的 基础 。 同 样 ,共生 真菌 的 存在 增强 了 板栗 的 耐 将 能 力 , 促 进 板栗 的 生长 。 例 如 ,板栗 用 种 子 育 苗 时 接种 彩色 豆 马 勃 (Pt) 菌 剂 ,其 一 年 生 板栗 苗 比 对 照 苗 高 1.5 倍 , 干 重 增加 4.4 倍 ,具有 菌 根 的 板栗 幼苗 移 栽 成 活 率 明显 提高 。 接 种 Pt 降低 了 板 栗 苗 期 的 立 枯 病 ,发 病 率 由 27% 下 降 到 2% ,提高 了 苗木 的 抗 病 性 。 板栗 与 真菌 在 长 期 的 系统 发 育 和 协同 发 展 过 程 中 ,寄主 与 共生 真菌 互惠 联合 ,形成 了 机 能 依赖 集团 ,这 种 协同 作用 集中 表现 在 双方 的 互相 依赖 .互相 促进 、 互 相 发 展 。 真 菌 依赖 于 寄主 方 能 生存 ,而 寄主 依赖 于 真菌 才能 更 好 的 生长 发 育 。 菌 根 侵 染 率 高 的 板栗 生长 发 育 良 好 ,板栗 的 健壮 生长 反 过 来 促进 菌 根 真 菌 的 发 育 。 菌 根 占 整个 根系 的 比重 大 , 菌 根 发 育 好 ,在 适合 的 温 度 湿度 下 ,地 上 真菌 子 实体 发 生 数 量 多 。 板 栗 菌 根 非 专 化 性 也 说 明了 板栗 对 真菌 的 依赖 性 。 在 优势 共生 真菌 如 须 腹 菌 等 不 存在 时 仍 可 与 共生 关系 一 般 的 真菌 如 松 塔 牛 肝 菌 (Siro- bilomyces floccopus) 地 星 等 形成 共生 组 合 。 只 有 在 菌 根 共 生体 存在 下 ,二 者 才 互 为 有 利 ,共同 发 展 。 3 板栗 与 真菌 的 协同 进化 3.1 协同 进化 的 形成 菌 根 真 菌 的 生存 必须 依赖 于 寄主 植物 提供 养分 ,生存 的 压力 迫使 其 建立 与 寄主 的 共生 关 系 ; 而 板栗 长 期 生长 在 贫 交 的 山坡 薄 地 ,自然 生长 条 件 较 为 恶劣 ,自然 生长 的 板栗 因 其 根系 车 养 吸收 及 供应 不 足 , 生 长 发 育 较 缓 慢 ,在 生长 的 需要 和 压力 下 板栗 通过 各 种 形式 提高 自身 对 不 良 环境 的 抵抗 和 适应 能 力 , 即 真菌 和 板栗 双方 为 了 生存 和 生长 的 需要 通过 改变 生活 形式 主动 适应 环境 。 在 根系 发 育 方面 ,很 自然 地 与 同样 也 需要 寄主 的 真菌 形成 共生 关系 。 菌 根 的 形成 ， 一 方面 使 真菌 得 到 了 碳水 化 合 物 等 生存 的 基础 物质 , 另 一 方面 使 板栗 的 根系 吸收 面积 得 到 扩 大 。 由 于 菌 根 的 吸收 能 力 比 单纯 的 根系 强 ,板栗 从 土壤 中 得 到 了 更 多 的 可 溶性 养分 。 板 栗 和 真菌 彼此 互相 依赖 ,互惠 互利 。 在 这 样 一 个 共生 体形 成 的 过 程 中 ,由 于 在 形态 结构 和 生理 功能 上 的 彼此 依赖 而 发 展 成 机 能 相互 依赖 的 植物 菌 根 集团 。 菌 根 形 成 后 ,在 形态 上 ,板栗 的 根系 被 菌 套 和 菌 索 包 被 , 菌 丝 生长 在 板栗 根系 细胞 的 间 辽 。 原 来 根 毛 的 吸收 功能 逐渐 被 菌 根 上 密 被 的 外 延 菌 丝 所 替代 。 而 真菌 由 于 与 板栗 共生 ,得 到 了 生活 需要 的 养分 ,才能 完成 整个 生活 史 。 植物 与 真菌 在 共生 状态 下 ,互惠 互利 ,长 期 依赖 的 条 件 下 ,限制 了 植物 与 其 共生 真菌 各 自 的 单 独 进 化 ,进而 发 展 为 植物 与 菌 根 真 菌 互相 依赖 的 协同 进化 。 « 3G. * 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 3.2 协同 进化 的 机 制 由 于 环境 和 生存 的 压力 , 板 村 和 真菌 通过 改变 原 有 的 生活 形式 主动 适应 环境 ,进化 的 原因 来 自 于 环境 和 生物 本 身 ( 曹 家 树 ,1996)。 在 板栗 和 真菌 形成 共生 体 进 化 的 过 程 中 ,二 者 又 互 为 环境 因子 ,通过 核酸 仿 蛋 白质 傅 环 境 的 适应 机 制 ,互相 适应 对 方 。 能 够 互相 适应 对 方 则 建立 共 生 关 系 , 适 应 性 强 则 共生 关系 密切 , 菌 根 侵 染 率 高 。 须 腹 菌 等 真菌 能 与 板栗 形成 良好 的 共生 关 系 , 侵 染 率 高 达 97.5% (秦岭 等 ,1995) , 菌 根 发 育 程度 高 ,形成 明显 的 哈 蒂 网 和 锁 状 联合 , 菌 根 在 根系 上 着 生 位 置 多 ,分 布 量 大 。 而 环 柄 菇 、 地 星 等 真菌 在 板栗 根 上 侵 染 率 低 , 菌 根 占 比例 少 ， 菌 根 发 育 不 良 , 菌 套 和 哈 蒂 网 等 结构 发 育 不 完全 ,说 明 这 些 真菌 与 板栗 的 适应 程度 较 低 。 板 栗 同样 也 影响 菌 根 的 形成 。 在 幼年 板栗 林 中 , 菌 根 真 菌 以 马 勃 、 须 腹 菌 为 优势 菌 ,而 老龄 板栗 林 中 ,形成 菌 根 的 真菌 具有 丰富 的 多 样 性 。 除 幼林 中 的 优势 真菌 外 , 红 菇 属 和 和 牛 肝 菌 属 等 与 板栗 形成 良好 共生 关系 的 菌 根 。 此 外 ,板栗 和 真菌 又 与 环境 因子 互相 作用 ,在 不 同 的 物候 和 不 同 的 生境 条 件 ,形成 有 区 别 的 共生 组 合 。4 月 底 至 6 月 底 , 由 于 温度 和 湿度 较 低 ,与 板栗 形成 菌 根 的 共生 真菌 为 网 纹 灰 雹 大 白 菇 (Russxla delica) 等 ,而 在 雨季 形成 菌 根 的 主要 是 马 勃 、 须 腹 菌 \ 牛 肝 菌 和 红 菇 属 真菌 。 海 拔高 低 也 影响 共生 组 合 的 类 型 。 低 海拔 、 士 壤 湿度 大 、 土 壤 通 透 性 好 的 生境 下 形成 的 共生 真菌 种 类 和 菌株 类 型 丰富 (秦岭 等 ,1995)。 所 以 ,在 板栗 真菌 共生 体 的 形成 和 进化 过 程 中 ,真菌 和 寄主 互 为 环境 ,彼此 适应 对 方 , 互 相 适 应 是 形成 共生 体系 并 协同 进化 的 前 提 。 由 于 真菌 和 板栗 的 互相 作用 及 环境 的 影响 ,在 板栗 生命 周期 和 不 同 生长 期 ,板栗 与 多 种 真 菌 形成 不 同 程度 的 共生 关系 。 板 栗 和 真菌 的 非 专 一 性 说 明 板 栗 和 共生 真菌 对 环境 的 主动 适应 性 ,对 环境 适应 的 结果 是 :自然 条 件 下 ,板栗 与 真菌 在 形态 上 形成 共生 结构 ,在 功能 上 互相 影 响 , 互 为 有 利 ,形成 板栗 一 真菌 共生 体 。 在 植物 与 共生 真菌 之 间 的 主动 适应 过 程 中 ,适合 程度 较 差 的 组 合 得 不 到 发 展 ,萎缩 或 逐渐 被 优势 组 合 蔡 代 。 而 互相 适应 程度 高 的 共生 组 合 得 到 了 加 强 和 稳固 ,发 展 成 为 优势 的 共生 组 合 。 优 势 的 共生 体系 在 板栗 真菌 共生 体系 中 发 挥 作 用 ,以 优势 的 共生 体系 主动 适应 变化 着 的 环境 ,互相 依赖 ,协同 进化 。 参考 xX 献 BAM. 1996. 论 生 物 适 应 进化 及 其 分 子 机 制 . 见 朱 军 等 (主编 ) .生命 科学 研究 与 应 用 . 杭州 : 浙江 大 学 出 版 社 ,183 - 193 花 晓 梅 . 1995. 菌 根 概论 . 见 花 晓 梅 (主编 ). 林木 菌 根 研 究 . 北京 : 中 国 科学 技术 出 版 社 , 1- 20 秦岭 RR, DA. 1994. 板栗 外 生 菌 根 真 菌 及 其 共生 关系 . 见 张 上 隆 等 (主编 ). 园艺 学 进展 . 458-460 秦岭 RK, DRS. 1995. 板栗 共生 菌 根 真菌 种 类 及 其 发 生 规律 的 研究 .北京 农学 院 学 报 . 10(1): 71-76 Harley J. L. and Smith S.F.1983. Mycorrhizal Symbiosis. London: Acad. Press,1 一 483 Martin F. and Botton B. 1993. Nitrogen metabolism of ectomycorrhizal fungi and ectomycorrhizas. In Tommeru PIC, Ingram D. S. and Williams P. H. (Eds). Mycorrhiza: A Synthesis, Advances in Plant Pathol. London: Academic Press,8 THE DIVERSITY AND COEVOLUTION IN CHESTNUT-SYMBIOTIC FUNGI Qin Ling} , Wang Youzhi*, Xu Jian} (‘Department of Horticulture, Beijing Agricultural College, Beijing 102206) (7Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080) Discussed in this paper are the Chestnut — ectomycorrhizal fungi’s diversity, the interaction 秦岭 等 :板栗 与 真菌 共生 体 的 多 样 性 及 协同 进化 - ee * and the coevolution between chestnut and its symbiotic fungi. Chestnut and its ectomycorrhizal fungi formed different associations and symbiotic relationships at different life — cycle stages, in different ecological systems and different periods within a year. In the past long evolutionary pro- cesses, the host and the fungi benifited each other and adapted themselves to each other quite well, and thus a symbiotic recationship was established between them. This kind of relationship might have resulted in the coevolution between chestnt and its ecto- mycorrhizal fungi. Key words: Chestnut, Symbiostus fungus, Biodiversity, Coevolution + Jon. ° 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 恢复 生态 学 与 生物 多 样 性 保护 Fk DHE? KARI? (1 中 国 林业 科学 研究 院 森 林 保 护 研究 所 ,北京 ”100091) (2 中 国 科学 院 动物 研究 所 ,北京 100080) 摘要 恢复 生态 学 是 继 保 护 生物 学 在 近 几 年 内 发 展 起 来 的 一 门 靳 新 学 科 , 生 态 恢复 为 恢复 生 态 学 提供 实践 基础 和 理论 验证 ,从 而 两 者 形成 ”一 枚 硬币 的 两 面 。 利 用 自然 生态 系统 的 OE 能 力 ”, 通 过 撤除 退化 因素 和 人 为 干预 ,使 生态 系统 退化 或 下 失 的 生物 多 样 性 和 动态 功能 得 以 恢复 ,这 既是 生物 多 样 性 保护 和 持续 发 展 的 需要 ,也 是 生物 多 样 性 保护 的 重要 内 容 和 措施 。 生 物 多 样 性 则 是 生态 恢复 的 基础 和 源泉 ,生物 多 样 性 总 体 水 平 的 提高 又 是 生态 恢复 的 主要 目标 。 自然 保护 区 可 以 为 生态 恢复 提供 模板 作用 ,就 地 保护 应 该 包括 生态 恢复 的 内 容 。 s 关键 词 恢复 生态 学 生态 恢复 生物 多 样 性 就 地 保护 随 着 人 口 的 剧 增 和 工业 技术 的 迅猛 发 展 , 人 类 对 环境 资源 的 需求 日 趋 膨 胀 ,利用 手段 也 日 益 深 化 和 彻底 ,从 而 导致 人 类 赖 以 生存 的 生命 维持 系统 (life-support systems) 在 深度 和 广度 上 的 日 益 训 退 。 人 类 在 为 现代 农业 、 工 业 化 城市 化 而 沾沾自喜 之 余 , 已 越 来 越 意识 到 自然 环 境 与 生物 多 样 性 的 意义 所 在 。 继 在 人 类 文明 史上 导致 全 球 重大 变化 的 农业 革命 和 工业 革命 后 ,一 场 全 新 的 以 持续 发 展 (sustainable development) 为 宗旨 的 全 球 环境 革命 (global environ- mental revolution) 已 经 到 来 (Naveh,1994) ,生物 多 样 性 的 保护 与 持续 利用 是 这 场 革命 的 主要 内 容 。 恢 复生 态 学 是 继 保 护 生 物 学 后 发 展 并 得 到 上 日益 关 注 的 一 门 以 实践 为 基础 的 魏 新 学 科 ， 必 将 在 生物 多 样 性 保护 与 持续 利用 中 扮演 愈 来 愈 重要 的 角色 。 1 恢复 生态 学 的 基本 概念 从 最 初 的 含义 讲 , 生 态 恢复 (ecological restoration) 是 指 将 退化 或 丧失 的 生态 系统 恢复 成 能 够 自我 维持 的 自然 生态 系统 。 根 据 生态 恢复 协会 1994 年 的 最 新 定义 ,生态 恢复 是 指 修复 由 于 人 类 活动 而 遭 损 害 的 生态 系统 的 多 样 性 和 动态 功能 。 这 种 损害 已 导致 生态 系统 不 可 能 在 近 期 内 ( 约 50 年 左右 ) 回 到 其 先前 的 状态 并 且 可 能 会 继续 退化 (Jackson 等 ,1995)。 生 态 恢 复 不 同 于 人 工 园艺 技术 ,主要 是 通过 生态 系统 的 自我 恢复 能 力 , 尽 量 少 用 人 为 干预 ,而 且 干预 要 遵循 生态 规律 ,使 “干预 ”和 "自我 恢复 "达到 “共鸣 "。 生态 恢复 的 概念 随 着 人 们 对 自然 认识 的 深入 而 发 生变 化 ,按照 传统 的 自然 平衡 (balance 衡 ,在 未 受 干 扰 时 处 于 相对 稳定 状态 即 所 谓 顶 极 状 态 ,此 时 的 多 样 性 和 稳定 性 最 高 ,如 果 人 类 影响 不 大 可 以 通过 自然 演 蔡 而 恢复 平衡 ,生态 恢复 就 是 恢复 其 自我 修复 能 力 。 按 照 最 新 的 自 然 流 动 (nature-in-flux) 观点 (Botkin ,1990;Pickett 等 ,1994) ,生态 系统 是 开放 的 、 不 断 受 外 界 影响 的 ,可 以 到 达 多 种 暂时 的 平衡 状态 或 称 压 稳 态 (alternative steady-state or metastable- state) ,在 制定 恢复 目标 时 可 以 有 多 种 可 能 的 生态 状态 供 选 择 , 当 人 类 活动 改变 了 生态 系统 的 于 长 青 等 :恢复 生态 学 与 生物 多 样 性 保护 97 IER RS (Vis) 而 且 可 能 还 要 持续 相当 长 一 段 时 期 (至 少 50 年 ) 时 ,就 需要 进行 生态 恢复 (Jackson 等 ,1995) 。 生 态 恢复 意味 着 恢复 其 生物 多 样 性 包括 其 相互 关系 及 理化 环境 ,如 物种 多 样 性 、 食 物 网 结构 物质 循环 及 能 量 流动 等 。 自 然 流 动 观点 特别 强调 人 是 自然 的 一 部 分 , 生 态 恢 复 应 包括 自然 与 文化 的 持续 关系 的 恢复 。 在 传统 的 人 类 活动 如 放牧 、 轮 烧 、 农 业 和 林业 等 持续 了 几 百 年 甚至 几 千 年 的 地 区 ,生态 恢复 即 应 包括 传统 文化 和 传统 的 土地 利用 方式 的 恢复 ， 因为 这 类 活动 已 不 是 一 般 意义 上 的 干扰 ,而 是 生态 系统 内 的 相互 作用 。 作为 生态 学 的 分 支 学 科 和 应 用 学 科 ,恢复 生态 学 根基 于 生态 学 的 理论 体系 ,并 在 生态 恢复 的 实践 应 用 中 得 到 发 展 。 恢 复生 态 学 与 生态 恢复 正 像 一 枚 硬币 的 两 面 一 理论 与 实践 的 结合 (Clewell,1993) :前 者 为 后 者 提供 科学 基础 ,后 者 为 前 者 提供 实验 证 明 ,其 实 恢复 生态 学 也 正 是 在 大 量 生态 恢 复 实践 的 基础 上 于 近 几 年 产生 和 发 展 起 来 的 。 恢 复生 态 学 与 保护 生物 学 .进化 生态 学 、 种 群生 态 学 、 群 落 生 态 学 及 种 群 遗 传 学 等 有 着 密切 的 联系 (Aronson 等 ,1993; Handel 等 ,1994) 。 2 恢复 生态 学 的 基本 原理 人 类 对 生物 多 样 性 的 认识 和 理解 可 以 从 利用 和 保护 两 个 角度 得 以 体现 ,反映 前 者 的 有 农 、 牧 、 林 业 等 学 科 ,后 者 则 为 保护 生物 学 。 恢 复生 态 学 的 主要 研究 目标 是 恢复 生态 系统 的 保护 与 利用 价值 以 达到 生物 多 样 性 的 持续 性 。 作 为 一 门 新 兴学 科 , 恢 复生 态 学 正在 产生 和 验证 着 自 己 的 理论 假说 ,特别 是 在 生态 系统 的 退化 和 重新 演化 等 方面 。 恢 复生 态 学 有 如 下 基本 假说 : (1) 生态 系统 的 衰退 (degradation ) 经 历 一 个 或 几 个 临界 值 ( 靖 ) 后 ,如 果 没 有 结构 上 的 人 为 干预 和 管理 , 即 成 为 不 可 逆 的 过 程 。 (2) 经 历 的 临界 值 越 多 ,其 生态 系统 的 恢复 就 需要 更 长 的 时 间 和 更 多 的 能 量 投 入 。 (3) 没有 大 量 的 干预 ,生态 系统 在 植被 变化 或 演 蔡 过 程 中 将 衰退 到 更 高 的 临界 值 。 (4) 随 着 生态 系统 的 训 退 ,B- 多 样 性 和 生活 型 谱 将 降低 ,a- 多 样 性 可 能 会 出 现 暂 时 性 的 升 高 。 (5) 关键 种 的 均 失 比 其 他 物种 的 丧失 将 更 加 加 剧 生态 系统 的 退化 ,生态 系统 训 退 到 不 可 逆 临 界 值 时 常 伴随 关键 种 的 丧失 。 (6) 关键 物种 的 再 引入 会 促进 其 他 本 地 种 的 再 引入 和 建立 ,从 而 加 速生 态 系统 的 恢复 。 (7) 随 着 生态 系统 的 衰退 ,水 和 氮 的 利用 效率 及 营养 循环 次 数 将 降低 (8) 随 着 生态 系统 的 退化 ,土壤 生物 多 样 性 及 与 现存 高 等 植物 的 相 适 相 容 性 将 降低 。 (9) 随 着 生态 系统 的 进一步 退化 ,生态 系统 的 抵抗 力 增加 但 恢复 力 降低 。 (10) 原初 生态 系统 (original predisturbance ecosystem) 的 结构 和 功能 越 复杂 ,恢复 过 程 越 慢 。 图 1 为 根据 美国 科学 研究 顾问 委员 会 报告 "水域 生 态 系统 的 恢复 :科学 技术 和 公众 政策 (National Research Council,1992) 绘制 的 恢复 潜力 模型 ,认为 再 移植 生物 的 移植 距离 越 远 ( 即 景观 破坏 程度 越 大 ) ,生态 恢复 越 困 难 ; 恢 复 区 域 遭 受 破坏 程度 越 大 ,生态 恢复 越 困 难 。 图 中 黑 点 越 大 表示 生态 恢复 成 功 的 潜力 越 大 , 越 小 表示 潜力 越 小 。 图 2 为 根据 自然 流动 观点 绘制 的 生态 阔 与 生态 恢复 的 关系 示意 图 ,原初 生态 系统 ( 即 受 干扰 而 退化 之 前 的 生态 系统 ,在 此 译 为 “原初 "以 区 别 于 原始 生态 系统 ) 在 退化 到 生态 阔 值 之 前 〈 图 中 用 浅 阴 影 表 示 ) 的 恢复 可 能 有 _ 个 或 几 个 压 稳 态 ,此 期 的 恢复 都 是 在 原初 生态 系统 (图 中 用 较 深 的 阴影 表示 以 示 其 模糊 性 ) 的 框架 内 ,一 旦 退化 到 阔 值 以 下 即 成 为 生物 荒漠 化 生态 系统 ,只 能 通过 人 工 改造 成 为 其 他 生态 + Se). = 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 ZAIN 一 D 考虑 到 大 规模 的 景观 恢复 必然 要 同时 涉及 到 土地 的 生产 意义 和 保护 意义 , Hobbs 等 (1996) 按 所 涉及 的 对 象 将 生态 恢复 归 为 以 下 几 种 类 型 ; (1) 高 度 退 化 的 局 部 性 的 地 区 如 矿区 的 生态 恢复 ,这 类 恢复 要 在 保存 尚好 的 整个 景观 生 态 系统 的 基础 上 ,要 对 生物 存在 基质 如 土壤 等 加 以 修复 以 恢复 植被 。 (2) 退化 的 生产 性 区 域 如 农田 、\ 牧 场 及 林场 等 生产 力 的 恢复 ,这 类 恢复 的 目的 是 恢复 生态 系统 的 持续 生产 能 力 。 如 通过 撤除 退化 因素 〈 如 过 牧 等 ) 阻止 农田 或 牧场 土壤 的 侵蚀 或 盐 碱 化 。 (3) 具有 保护 性 意义 又 面临 退化 威胁 的 景观 区 域 的 恢复 ,其 退化 因子 包括 引 和 人 家畜 污染 及 破碎 化 等 ,可 通过 撤除 退化 因子 等 措施 以 恢复 其 保护 价值 。 (4) 在 生境 丧失 和 破碎 化 较为 严重 的 自然 或 半 自 然 的 生产 性 景观 区 域 恢 复 其 生产 和 保护 价值 。 从 长 远 的 观点 来 看 ,生物 多 样 性 的 保护 单 靠 保护 区 是 不 可 能 得 到 有 效 保障 的 ,恢复 退化 的 生产 性 景观 区 域 的 保护 价值 以 达到 保护 与 持续 利用 的 目标 具有 非常 重要 的 意义 。 此 外 还 有 衰退 种 群 特别 是 濒危 种 群 的 恢复 ,如 在 英国 进行 的 蝶 类 种 群 的 恢复 (Pullin， 1996) ,在 沙特 阿拉 伯 进 行 的 波 斑 鸭 种 群 的 恢复 (Jaime 等 ,1996) 等 ,这 包括 其 栖息 地 的 恢复 和 种 群 数量 的 恢复 两 方面 内 容 。 在 上 述 几 种 类 型 中 ,恢复 生态 学 的 应 用 方式 虽然 有 所 不 同 ,但 其 目标 都 是 使 退化 的 生态 系统 的 生态 价值 .生产 价值 和 美学 价值 等 得 到 恢复 ,而 且 保障 生态 系统 的 持续 性 。 Ort A Atta 低 巷 江 化 生态 系统 低 i | 景观 破坏 程度 ii kk | 图 1 恢复 潜力 模型 图 2 生态 系统 退化 生态 阅 与 生态 恢复 模型 生态 恢复 主要 应 包括 以 下 过 程 :@ 找 出 退化 原因 。G@) 制定 阻止 退化 的 措施 , 即 撤除 或 组 解 退 化 因素 。@ 确立 明确 的 目标 ,如 要 恢复 的 物种 及 生态 系统 的 功能 等 ,应 充分 认识 到 实施 sg 生态 恢复 的 目标 应 是 生物 多 样 性 和 功能 多 样 性 〈 能 量 \ 水 和 营养 的 传递 动态 演 蔡 及 稳定 性 ) ,这 些 也 是 恢复 成 功 的 指标 。@ 轿 制定 易于 观察 的 成 功 指标 。@ 制定 切实 可 行 的 恢复 技术 和 措施 ,要 与 当地 的 土地 利用 计划 和 管理 对 策 相 适 应 。 本 地 种 (indigenous species) 既是 恢复 的 目标 也 是 恢复 的 重要 技术 措施 (如 关键 种 的 选择 引进 等 ) ,因为 本 地 物种 具有 更 高 的 繁衍 扩散 潜力 ,更 易 与 整个 生物 网 形成 和 谐 密 切 的 联系 。@ 关 于 长 青 等 :恢复 生态 学 与 生物 多 样 性 保护 - om + EE —————— ——————————————e 键 因子 监测 ,并 对 恢复 计划 及 时 做 必要 的 调整 。 3 恢复 生态 学 与 生物 多 样 性 保护 3.1 生态 恢复 与 生物 多 样 性 生态 恢复 是 生物 多 样 性 保护 的 重要 内 容 和 措施 ,而 一 个 地 区 的 生物 多 样 性 既是 本 地 生态 恢复 的 基础 和 源泉 (如 作为 物种 库 ) ,又 是 生态 恢复 的 主要 目标 。 当 地 生物 多 样 性 对 生态 恢复 的 贡献 越 大 生态 恢复 的 成 功 性 也 越 大 (Handel 等 ,1994)。 生 态 恢复 区 往往 是 一 些 生物 危害 如 虫害 鼠 害 闫 重 的 地 区 ,虫害 鼠 害 可 能 会 导致 整个 生态 恢复 项 目的 失败 ,化 学 防治 虽 能 起 到 暂时 的 作用 但 却 不 是 长 远 的 解决 方法 , 且 会 成 为 整个 生物 多 样 性 的 威胁 因素 ,生物 防治 可 以 使 危害 物种 成 为 生态 系统 的 正常 成 员 ,从 而 保障 生态 恢复 的 持续 性 ,生物 多 样 性 是 生物 防治 的 基础 。 3.2 生态 恢复 与 生物 多 样 性 的 就 地 保护 目前 ,人 们 对 生物 多 样 性 的 保护 主要 是 通过 以 建立 自然 保护 区 为 特色 的 就 地 保护 措施 , 因 而 关注 的 焦点 为 自然 保护 区 。 自 然 保 护 区 应 该 是 当地 生态 恢复 的 模板 ,同时 保护 区 本 身 ,特别 是 一 些 面临 重大 威胁 的 保护 区 也 需要 进行 生态 恢复 ,保护 区 周边 地 区 同样 需要 生态 恢复 以 避 免 保 护 区 的 “岛屿 化 "。 在 我 国 ,保护 区 内 部 一 般 分 为 核心 区 和 实验 区 ,一 些 保护 区 的 周边 地 区 原则 上 被 划 为 外 围 保护 地 带 但 实际 上 并 没有 得 到 有 效 管理 和 保护 ,保护 区 的 “岛屿 化 ”核心 区 的 裸露 化 及 区 内 生境 的 割裂 和 破碎 化 问题 非常 严重 ,因而 我 国保 护 区 特别 是 周边 地 区 的 生 态 恢 复 显 得 极为 迫切 和 重要 。 因 此 ,就 地 保护 不 应 仅仅 局 限于 自然 保护 区 的 保护 ,还 应 包括 生 态 恢 复 的 内 容 。 参考 文 献 Aronson,J. ,C. Floret,E. L. Floc’h,C. Ovalle and R. Pontanier. 1993. Restoration and rehabilitation of degraded ecosystems in arid and semi-arid lands. I. A view from the South. Restoration Ecology. 1 (1): 8-17 Botkin,D. B. 1990. Discordant harmonies: a new ecology for the twenty-first century. New York: Oxford University Clewell,A. F. 1993. Ecology, restoration ecology and ecological restoration. Restoration Ecology. 1(3):141 Handel,S. N. ,G. R. Robinson and A. J. Beattie. 1994. Biodiversity resources for restoration ecology. Restoration Ecology .2 (4): 230-241 Hobbs,R. J. and D. A. Norton. 1996. Towards a conceptual framework for restoration ecology. Restoration Ecology. 4 (2): 93 = 10 Jackson,L. L.,N. Lopoukhine and D. Hillyard. 1995. Ecological restoration: a definition and comments. Restoration Ecology. 3 (2): 71-75 Jalme,M. S. ,O. Combreau and P. J. Seddon. 1996. Restoration of Chlamydotis undulata macqueenii (Houbara Bustard) popu- lations in Saudi Arabia: a progress report. Restoration Ecology. 4 (1): 81-87 National Research Council. 1992. Restoration of aquatic ecosystems: science , technology. and public policy. Washington,D. C. : National Academy Press. Naveh, Z. 1994. From biodiversity to ecodiversity: a landscape-ecology approach to conservation and restoration. Restoration Ecol- ogy. 2 (3): 180-189 Naveh,Z. ,and A. S. Lieberman. 1993. Landscape ecology theory and application. 2nd edition. New York: Springer Verlag Pickett,S. T. A. and V. T. Parker. 1994. Avoiding the old pitfalls: opportunities in a new discipline. Restoration Ecology. 2 (2). 75-79 Pullin, A. S. 1996. Restoration of butterfly populations in Britain. Restoration Ecology.4 (1): 71-80 - B92 : 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 RESTORATION ECOLOGY AND BIODIVERSITY CONSERVATION Yu Changging', Feng Zhuojian’ , Jiang Zhigang? (‘Chinese Academy of Forestry Sciences, Beijing 100091) (7Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080) As a new discipline, restoration ecology with its practice of ecological restoration will play a more and more important role in the conservation of biodiversity. The concept, guiding principles and relationship with biodiversity are discussed about the restoration. It is suggested that restora- tion should be included in the in-situ conservation. Key words: Restoration ecology, Ecological restoration , Biodiversity, In situ conservation FMS FE fa B mR 奸 夏 经 世 等 :计算 机 新 技术 在 生物 多 样 性 信息 系统 中 的 应 用 前 景 » 335” 计算 机 新 技术 在 生物 多 样 性 信息 系统 中 的 应 用 前 景 BRAY! na? (1 de A AH HY, dL 100076) (7 中 国 科 学 院 动物 研究 所 ,北京 100080) 摘要 生物 学 及 相关 学 科 长 期 积累 的 资料 和 现代 计算 机 技术 是 建立 生物 多 样 性 信息 系统 (BIS) 的 基础 ,两 者 缺 一 不 可 。 在 日 新 月 异 的 计算 机 领域 ,硬件 技术 进步 之 快 有 目 共 睹 ,易于 理解 。 然 而 软件 技术 的 进步 经 常 不 为 人 们 注意 ,如 何 应 用 这 些 技术 而 又 保护 以 前 的 工作 比 起 应 用 硬件 复杂 得 多 。 这 里 介绍 几 种 计算 机 新 技术 的 发 展 过 程 , 并 且 讨论 了 在 BIS 中 的 应 用 前 o Internet/Intranet\Java 语言 的 使 用 日 益 受 到 广泛 关注 。 参 加 BIS 的 各 个 单位 之 间 连 接 和 数据 调用 可 以 应 用 这 些 技术 ,成 为 以 网 络 为 中 心 的 分 布 式 计算 方式 。BIS 的 一 个 重要 功能 是 决策 分 析 。 数 据 仓 库 ( 数 据 商场 ,Data Warehouse) 是 在 关系 数据 库 的 基础 上 发 展 ,为 决策 支持 系统 (DSS) 需求 而 产生 的 。 数 据 仓库 更 多 的 依赖 历史 数据 ,而 不 是 时 时 变化 的 数据 ,因此 适 合 于 处 理 庞 大 的 数据 ,因此 符合 BIS 的 要 求 。 关键 词 生物 多 样 性 信息 系统 互联 网 /内 联网 _ Java 语言 数据 仓库 1 生物 学 数据 与 计算 机 技术 是 生物 多 样 性 信息 系统 的 基础 生物 多 样 性 不 仅仅 指 狭义 的 生物 学 ,而 且 包括 农业 \ 林 业 海洋 、 环 境 和 人 文科 学 等 等 相关 学 科 ,这 些 学 科 的 科学 工作 者 经 过 长 期 研究 积累 了 大 量 宝贵 的 资料 , 它 是 建立 生物 多 样 性 信息 系统 (以 下 简称 BIS) 的 基础 之 一 。 收 集 整 理 这 些 资料 ,将 它们 变 为 计算 机 数据 并 使 之 成 为 信 息 是 BIS 最 重要 的 任务 。 信 息 系 统 中 如 果 没 有 数据 ,或 者 数据 太 少 ,无 论 数据 库 、 模 型 的 建立 ， 还 是 理论 研究 .决策 分 析 都 是 毫 无 意义 的 ,信息 系统 也 不 可 能 存在 。 现 代 计 算 机 技术 的 飞速 发 展 为 建立 BIS 黄 定 了 软 硬 件 基 础 。 计 算 机 领域 技术 进步 日 新 月 异 , 鲍 如 近 两 年 受到 广泛 关注 的 Internet\Intranet\Java 语言 数据 仓库 (Data Warehouse, 简称 DW) 等 等 ,如 何 将 这 些 技 术 应 用 到 BIS 中 是 从 事 BIS 科研 人 员 的 共同 课题 。 2 Internet 与 Intranet 的 进展 与 在 BIS 中 的 应 用 计算 机 技术 到 目前 经 历 了 三 个 阶段 :以 主机 为 中 心 的 主机 -终端 模式 ,分 布 计 算 的 服务 器 /客户 机 模式 和 以 综合 网 络 为 中 心 的 分 布 计 算 模 式 。 第 三 种 模式 以 Internet( 互 连 网 ,或 称 国 际 互 连 网 ,网际 网 ) 为 主 , 辅 以 局 域 网 .城市 网 广域网 。Internet 起 源 于 60 年 代 美 国 国防 部 的 ARPAnet, 以 后 用 于 连接 各 大 学 和 研究 机 构 之 间 。 进 入 90 年 代 随 着 PC 机 的 普及 得 以 迅速 膨 胀 (Tittle，1995 ) 1996 年 Internet 遍布 大 部 分 国家 和 地 区 ,连接 1000 万 台 主 机 , 现 以 每 月 20% ~30% 的 速度 递增 。 美 国正 投资 1 亿 多 美元 建 下 一 代 Internet ,将 比 现在 的 Internet 快 100 一 1000 倍 , 用 于 连接 美国 的 100 多 所 大 学 和 联邦 实验 室 。 这 才 是 真正 意义 的 信息 高 速 公 路 的 开始 。 据 称 到 2000 年 时 将 有 1L 亿 多 台 计 算 机 、10 亿 个 用 户 使 用 Internet。 我 国 在 这 方面 7 eb: * 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 也 发 展 很 快 ,1995 年 底 已 有 1 万 台 主 机 、10 万 个 用 户 加 入 Internet。 Internet 的 基本 功能 包括 电子 邮件 (Email) 文件 传输 (FTP) 远程 终端 (Telnet)、 信 息 检 索 服务 (如 YAHOO) ,#8 3048 (WWW 和 Gopher) 和 电子 商业 (EC) 等 (Moody，1996)。 以 上 这 些 功能 也 是 BIS 所 需要 的 。 防 火 墙 (Firewall) 是 Internet 的 安全 机 制 (Siyan，1995$)。BIS 通过 防 火 墙 可 以 与 外 部 进行 信息 交流 ,使 外 部 有 条 件 地 访问 BIS (Al 1)。 我 国 的 计算 机 信息 管理 同时 处 于 三 种 状态 :单机 应 用 ,传统 MIS〈 管 理 信息 系统 ) 和 基于 Intranet 的 网 络 应 用 系统 。 单 机 系统 是 最 原始 的 方式 , 现 仍 运行 于 许多 单位 ,但 作为 BIS 资源 共享 .配合 作业 的 有 机 系统 ,其 性 能 价格 比 是 最 差 的 。MIS 是 围绕 数据 库 技术 和 计算 机 网 络 技术 进行 开发 和 组 建 的 。 对 于 BIS 而 言 ,MIS 有 以 下 缺陷 :由 于 过 多 地 依赖 于 使 用 的 硬 软件 、 编程 语言 及 开发 者 的 个 人 素质 引起 标准 性 可 维护 性 差 ;没有 标准 的 用 户 界面 和 操作 流程 使 得 培训 工作 复杂 ,用 户 难 于 使 用 等 等 ;其 他 原因 。 这 些 是 造成 我 们 现 有 系统 用 户 很 少 的 直接 原因 之 一 。JIntranet 很 好 地 解决 了 这 些 问 题 ,并 正在 取代 MIS. Internet 和 Java 的 使 用 使 得 标准 性 和 可 维护 性 的 大 部 分 负担 转 给 了 硬 软件 提 供 商 ,Web 浏览 器 使 用 户 界 面 统 一 、 简 单 \ 直 观 ,无 需 培 训 就 可 以 享受 BIS 的 应 用 。 网 关 功能 数据 库 、 应 用 服务 系统 Fan che we ce wepede Coe es eC ee ewes becencnasouseveusceerepecdse ena s 66> eC te === am ml ies Al1 Internet 在 生物 多 样 性 信息 系统 中 的 应 用 示意 图 Intranet( 内 连 网 ,企业 互连网 ) 正 是 基于 Internet 迅速 发 展 而 产生 的 。 它 沿用 Internet 的 产品 和 技术 ,因此 Internet 的 功能 它 都 具有 (Ablan, 1996)。 它 可 以 有 自己 的 专用 网 络 Ha 用 外 部 的 Internet 进行 企业 (广义 概念 ,包括 商业 、 事业 政府 部 门 等 等 ) 内 部 通讯 和 管理 。 它 通过 防火 墙 与 外 部 的 Internet 用 户 和 协作 伙伴 作 有 条 件 的 信息 交流 。 现 在 支持 Intranet 的 软 件 已 经 不 少 ,例如 ,新 版 IBM/Lotus Notes、 微 软 的 Exchange\Netscape 的 SuiteSpot 就 是 不 错 的 产品 。 将 BIS 看 作 一 个 大 型 企业 ,使 用 Internet/Intranet 完成 各 个 分 中 心 和 台 站 的 连接 、 数 据 的 共享 和 复制 。 完 成 以 网 络 为 中 心 的 分 布 式 计算 。 World Wide Web(WWW,Web) 是 Internet 发 展 最 快 的 技术 之 一 。 现 在 ,中 国 科 学 院 动 物 所 和 微生物 所 已 建立 了 自己 的 WWW 站 点 。WWW 浏览 器 遵循 HTTP( 超 文本 传输 协议 ) ,页 夏 经 世 等 :计算 机 新 技术 在 生物 多 样 性 信息 系统 中 的 应 用 前 景 3 面 用 HIMIL( 超 文本 描述 语言 ) 生 成 (Rick，1996)。 新 版 的 字 处 理 、 数 据 库 等 都 支持 Internety Intranet ,例如 微软 的 Word 97 和 Access 97 将 支持 HTML. Access 97 允许 用 户 向 Web 发 布 静 态 和 动态 的 数据 库 页 ,还 能 够 部 分 地 复制 到 表 (Form) ,增加 超 链接 至 其 他 的 Office 文件 和 Web 站 点 。 使 用 Web 浏览 器 可 以 大 幅度 降低 软件 开发 时 间 和 费用 ,延长 软件 生命 周期 ,尤其 适合 于 非 专业 的 科研 人 员 浏 览 、 管 理 、 操 作 BIS 的 数据 。 3 与 计算 机 硬件 和 操作 系统 无 关 的 Java 语言 Java 语言 原由 美国 Sun 公司 于 1991 年 6 月 为 家 用 电器 程序 控制 设计 的 通用 语言 (Oak ) ， 虽然 二 分 先进 但 却 训 无 市 场 。1994 年 秋 ,Internet 和 WWW 开始 快速 发 展 ,Sun 将 Oak 修改 成 Java, 运 行 于 Internet 的 WWW 上 ,成 为 目前 唯一 的 跨 硬 件 平台 ,不 受 操作 系统 影响 的 计算 机 语言 。Java 一 经 问世 立刻 受到 计算 机 界 的 普遍 欢迎 ,发 展 与 应 用 十 分 迅猛 。 今 年 在 美国 .日 本 ,中 国 香 港 和 中 国 台湾 都 举行 过 Java 编程 大 赛 。 目 前 在 WWW 上 运行 着 许多 由 Java 编程 的 applet。 Java 语言 之 所 以 流行 是 与 它 的 特点 密切 相连 的 。 1. 路 平台 独立 性 :Java 的 字 节 码 (byte- code) 使 程序 代码 的 执行 与 硬件 、 操 作 系 统 无 关 。 因此 只 要 一 次 编程 ,在 不 同 的 平台 上 配备 Java 解释 器 都 可 运行 该 程序 。 2. 安全 性 :编译 程序 保证 原 代 码 不 违反 安全 原则 , 字 节 代码 校 验 功 能 保证 不 出 现 非 法 执 行 ,因此 可 以 防止 制造 病毒 和 外 部 病毒 的 人 侵 。 3. 面向 对 象 : 具 有 C+ + 面向 对 象 特 点 ,同时 去 除了 不 常用 和 不 良 的 特性 ,因此 大 大 地 减 少 了 软件 开发 和 维护 的 成 本 。 4. 分 布 式 界面 :具有 各 类 扩充 程序 库 , 易 与 TCPVZIP 结合 。 5. 多 线程 界面 :可 执行 多 线程 操作 。 Java 编程 语言 不 仅 可 以 作为 BIS 的 Intranet 跨 硬 件 平 台 使 用 ,而 且 外 部 的 Internet 用 户 和 协作 伙伴 利用 浏览 工具 查询 BIS 中 的 数据 模型 \GIS\ 决 策 分 析 等 等 (图 2)。 利用 Java 编制 的 JavaOS(Java 操作 系统 ) 能 够 运行 在 各 种 Java 虚拟 机 。 虚 拟 机 可 以 是 一 般 的 计算 机 ,如 NC( 网 络 计 算 机 ) ,也 可 是 PDA( 个 人 数字 助手 ) 打 印 机 、 蜂窝 电话 ,甚至 电 冰 箱 洗衣 机 等 家 用 电器 。 因 此 我 们 可 利用 JavaOS 的 这 个 特点 ,改造 BIS 台 站 种 的 仪器 ,使 之 智 能 化 ,自动 收集 数据 。 4 带 有 数据 库 内 容 的 新 的 Web 页 1. 请求 Web 页 面 2. 包含 Java applet 的 Web 页 蛋 用 数据 库 效 据 支持 Java 的 Web 浏览 器 3. 从 applet jj 图 2 Web 浏 览 器 利用 Java applet 调用 数据 库 数 据 4 数据 仓库 与 决策 分 析 数据 仓库 (Data Warehouse， DW) 是 基于 数据 库 系 统 , 为 决策 支持 系统 Decision Support System, DSS) 需求 而 产生 的 (Turban,1993 )。DsSs 由 三 部 分 组 成 :DW、 联 机 分 析 技 术 (On - Line Analytical Processing，OLAP) 和 数据 挖掘 技术 \Data Mining, DM)。 其 中 DW 是 核心 ,用 + 306 * 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 于 数据 的 存储 和 组 织 ;OLAP 和 DM 是 建设 DSS 的 手段 ,分别 用 于 数据 的 分 析 和 知识 的 自动 发 现 。DW 更 多 的 依赖 历史 数据 , 而 不 是 时 时 变化 的 数据 。DW 适合 于 处 理 庞 大 的 数据 。 以 上 特点 正 符合 BIS 的 要 求 。 以 往 的 DSS 中 有 数据 库 管 理 系统 、 模 型 库 管 理 系 统 、 知 识 库 管理 系统 。 几 乎 所 有 有 关 建 立 生 物 多 样 性 数据 库 的 功能 中 都 提 到 满足 国家 和 地 区 的 需求 ,为 部 门 提供 决策 等 等 ,然而 仅仅 使 用 数据 库 导 出 DSS 存在 种 种 问题 。 在 基于 传统 数据 库 的 决策 系统 中 ,不同 决策 部 门 或 专家 将 所 关心 的 一 小 部 分 数据 或 横向 或 纵向 从 原始 数据 库 中 提取 ,由 于 算 法 、 抽 取 级 别 、 外 部 数据 参考 值 不 同 , 同 一 问题 可 产生 不 同 、 甚 至 完全 相反 的 结果 。 广 义 地 讲 ， DW 是 来 自 一 个 或 多 个 数据 库 的 数据 拷贝 。 即 数据 仓库 是 物理 存放 非 最 新 \ 专 有 的 ,来 自 其 他 DW 系统 如 同 数据 库 系 统一 样 ,包括 DW、DW 管理 系统 .DW 工具 。 其 工具 中 含有 面向 中 高 级 领导 、 部 门 、 专 家 的 分 析 型 工具 (Brackett，1996)。 在 BIS 中 不 妨 试 用 DW 以 解决 DSS 问题 。 Web 浏览 器 不 仅仅 可 用 于 浏览 文本 、 图 像 、 声 音 ,而 且 可 以 访问 数据 库 和 数据 仓库 。Web 服务 器 及 需要 的 网 关 起 到 信息 传递 和 转换 作用 。 服 务 器 和 数据 库 中 的 防火 墙 可 以 保证 数据 库 的 数据 不 被 非法 自 改 、. 盗 用 。Web 服务 器 安装 了 利用 DW 数据 的 HTML 页 面 和 应 用 程序 之 后 ,就 可 供 任何 用 户 通过 Intranet 或 Internet 进行 访问 。 现 已 有 可 以 把 DW 的 信息 转换 为 用 户 最 为 熟悉 的 用 语 隔 离 掉 系 统 的 复杂 性 。 5 讨论 5.1 BIS 的 重点 应 放 在 软件 开发 和 数据 采集 BIS 是 一 个 大 型 的 系统 工程 。BIS 不 仅仅 表现 在 增加 硬件 设备 上 ,更 重要 的 是 软件 开发 和 数据 采集 。 硬 件 的 更 新 速度 极 快 ,然而 ,软件 开发 (包括 一 些 数据 的 标准 化 ) 和 数据 整理 却 要 大 量 的 时 间 ,因此 BIS 首先 应 把 人 力 、 经 费 投 入 到 数据 整理 和 标准 化 上 ,硬件 只 要 满足 基本 要 求 就 行 , 当 需要 在 各 中 心 、 台 站 推广 时 再 配备 最 新 的 硬件 。 如 此 不 仅仅 能 用 上 最 好 的 设备 ,而 且 节省 经 费 。 5.2 BIS 应 有 专门 的 开发 维护 队伍 BIS 既然 不 是 一 项 短期 课题 ,就 应 该 有 一 只 稳定 的 专门 的 开发 维护 队伍 。 鉴 于 事业 单位 正在 改革 中 ,体制 、 人 事 制 度 、 经 费 来 源 都 在 变化 ,因此 专门 的 队伍 更 为 必要 。 一 般 认 为 软件 生 存 周期 正在 缩短 ,多数 开发 出 来 的 应 用 程序 只 能 支撑 6 个 月 ,所 以 开发 之 后 的 维护 和 升级 非常 必要 。 这 只 队伍 可 由 各 个 参加 BIS 的 单位 派 专 人 参加 ,负责 各 单位 的 数据 收集 \ 整 理 ,各 部 门 系统 的 维护 。 软 件 选 购 开发 和 代码 标准 化 等 统一 的 计划 由 主要 单位 协调 分 配 解决 。 如 果 没 有 专门 的 队伍 ,可 能 出 现 从 BIS 争取 经 费 完 成 其 他 任务 的 现象 ,或 者 人 事变 化 引起 BIS 部 分 工作 停职 。 成 立 专门 队伍 另 一 个 好 处 可 以 受到 一 定 的 重视 ,避免 传统 观念 的 召 视 和 束缚 。 5.3 BIS 的 技术 起 点 要 高 ,尽量 采用 新 技术 这 里 提 到 的 采用 新 技术 ,硬件 指 不 急于 大 量 购 置 配 备 ,而 在 总 体 设计 、 软 件 开 发 ,数据 采集 差不多 时 再 进行 。 软 件 则 应 用 技术 上 先进 而 且 成 熟 的 ,例如 MS Access 比 传统 的 xBASE 性 能 好 得 多 ,例如 在 数据 完整 性 、 安 全 性 .与 Internet 连接 等 方面 。 由 于 经 费 紧 张 且 BIS 保密 性 不 强 ,是 否 可 考虑 用 免费 (free) 软 件 , 例 如 Linux 操作 系统 (一 种 UNIX 操作 系统 ) 可 以 作为 Web 服务 器 ,Navigator 作 浏 览 器 ,Java 用 于 开发 ,如 此 等 等 。 夏 经 世 等 :计算 机 新 技术 在 生物 多 样 性 信息 系统 中 的 应 用 前 景 a 参考 xX 献 Ablan, Jerry. 1996. Developing Intranet Applications with Java. Sams. Net. , Prentice Hall Co Brackett, Michael H. 1996. The data warehouse challenge: taming data chaos. New York: Wiley Moody, Glyn. 1996. The internet with Windows. Oxford: Butterworth Heinmann Siyan, Karanjit. 1995. Internet firewalls and network security. Indianapdis, Ind: New Riders Pub Stout, Rick. 1996. The World Wide Web Complete Reference. Berkeley, California: Osbone Mc Graw — Hill Tittel, Ed. 1995. Internet access essentials. Boston: AP Professional Turban, Efraim. 1993. Decision support and expert system: management support systems. New York: Macmillan Pub. Co. A PERSPECTIVE OF APPLICATION OF NEW COMPUTER TECHNOLOGY IN THE BIODIVERSITY INFORMATION SYSTEM Xia Jingshi' », Wu Yuming? (Beijing Milu Ecological Research Center, Beijing 100076) (7Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080) The Biodiversity Information System (BIS) was established based on modern computer tech- nology and the data from biology and other related sciences. In the field of computer technology, the development of hardware is very rapid and has attracted much attention, while the develop- ment of software is often neglected and thus no great importance has been attached to it. It should be pointed out , however, that how to use these new software techniques , and at the same time, to protect the previous investments , are more difficult than to use hardware. In this paper, the history of several new software techniques, including Internet/Intranet, Java Language, Data Warehouse, is introduced, and their possible application in the Biodiversity Information System is discussed. The application of Internet/Intranet and Java Language has aroused great interests. The in- stitutions and persons of the BIS can communicate and exchange data with each other, and thus a network — center distribution system is established. One important function of BIS is to make de- cision analysis. The Data Warehouse (DW) is developed from related databases and is established to meet the demands of the Decision Support System (DDS). A data warehouse system is a repos- itory of stable historical data that can be easily accessed and manipulated for the decision support. Since the data of the BIS, such as the information of species, specimens, genotypes, are usually constant and historical , DSS and DW can be used in BIS. Key words: Biodiversity Information System, Internet/Intranet, Java language, Data Ware- house - 400 : 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 关于 生物 多 样 性 信息 系统 的 问题 与 建议 工 研究 与 技术 ， Rew (中 国 科学 院 南海 海洋 研究 所 ,广州 ”510301) 摘要 根据 科学 数据 的 需求 和 生物 多 样 性 研究 的 特点 ,生物 多 样 性 信息 系统 与 产业 部 门 的 或 简单 的 商业 信息 系统 有 所 不 同 ,应 具备 科学 数据 库 特 点 并 受 科 研 进展 制约 , 它 是 专业 研究 、 基 础 信息 、 模 式 研究 与 专家 、 编 目 与 代码 等 多 个 子 系统 集成 的 复杂 系统 ,各 子 系统 由 多 个 "同类 ” 系统 组 成 并 随 着 生物 多 样 性 研究 的 深入 等 因素 而 不 断 发 展 。 其 技术 支撑 系统 应 该 与 此 相 适 应 ,并 具 多 种 功能 。 应 尽早 实施 其 信息 系统 规划 ,确定 各 子 系 统 的 定义 \ 内容 和 内 部 管理 的 标 准 规范 等 ,以 利于 其 信息 系统 的 建设 、 集 成 与 发 展 。 关键 词 ”生物 多 样 性 信息 系统 系统 设计 问题 与 对 策 1 B * 信息 的 应 用 越 来 越 重要 。 当 今世 界 , 谁 掌握 了 信息 并 使 之 转换 为 经 济 、 科 技 优势 ERS 握 了 发 展 的 主动 权 ( 李 正 男 , 1995) 。 目 前 ,信息 系统 能 为 信息 管理 使 用 提供 有 效 手段 ;而 经 济 和 科技 发 展 对 信息 的 需求 越 来 越 强烈 。 但 只 有 少数 的 信息 系统 能 成 功 地 满足 需求 ,如 金融 机 构 的 某 些 商业 信息 系统 ,而 在 科研 方面 ,大 多 数 信 息 系统 的 应 用 尚 难 以 令 人 满意 ,表现 为 其 应 用 与 所 期 望 的 差距 较 大 或 与 支撑 系统 应 有 的 功能 不 相应 。 原 因 之 一 是 信息 来 源 的 复杂 性 ， 在 中 国生 物 多 样 性 计划 已 能 充分 说 明 这 点 (“ 中 国生 物 多 样 性 保护 行动 计划 “总 报告 编写 组 ， 1994) ,复杂 性 实质 在 于 它 是 科学 研究 而 不 是 产业 部 门 的 操作 ,难以 根据 信息 标准 、 规 范 等 对 其 操作 。 可 以 成 功 预测 科研 发 展 水 平 与 将 获得 的 成 果 , 但 难以 预计 具体 的 科研 中 如 何 使 用 数据 ， 因为 这 是 科学 研究 。 之 二 是 采用 成 功 的 商业 信息 系统 的 模式 对 待 科 学 信息 系统 ,其 评价 观点 不 利于 科学 信息 系统 建设 。 科 学 数据 “属性 "相当 复杂 ,例如 银行 利率 与 货币 来 源 无 关 , 而 科 研 的 温度 数据 的 测试 设备 手段 测试 意外 等 “背景 "资料 是 研究 海水 温度 变化 与 海平 面 关系 时 需 考虑 的 复杂 因素 。 之 三 是 目前 软 硬 件 支 撑 系 统 虽 达 到 相当 高 的 水 平 ,第 四 代 语 言 4GL 提供 强 有 力 的 开发 工具 。 但 进行 了 十 多 年 的 第 五 代 计 算 机 研究 还 未 能 实际 应 用 。 即 还 不 能 使 用 自 然 语 言 设 计 计 算 机 的 程序 和 系统 。 据 此 ,生物 多 样 性 信息 系统 应 是 分 段 实施 的 复杂 的 集成 系统 。 首 先 需要 “前 期 规划 ,而 不 能 等 待 生物 多 样 性 研究 成 熟 后 或 按 产业 部 门 那样 依据 数据 的 标准 规范 进行 操作 ;需要 细 化 生物 多 样 性 信息 系统 的 范围 并 据 此 进行 总 规划 、 各 个 子 系统 的 规划 ;以 及 依照 软件 工程 方法 提 高 信息 管理 系统 内 部 的 管理 水 平 ,从 而 确保 整个 系统 的 质量 与 水 平 。 需 强调 的 是 ,应 该 从 反映 科学 数据 的 真实 “全 瑶 " 角 度 广义 地 看 待 信息 的 范围 ,以 避免 将 来 使 用 现 数 据 进 行 研究 时 ,再 出 现 像 研究 地 震 历 史 资 料 时 对 其 数据 “属性 "的 遗憾 ( 蔡 淇 松 等 ,1997) 。 即 数据 的 可 用 性 出 现 问题 。 Ll * 国家 科技 攻关 项 目 “ 南 沙 群 岛 及 其 邻近 海区 综合 科学 考察 "的 “南沙 海区 综合 科学 数据 与 信息 系统 "课题 和 中 国 科学 院 生 物 多 样 性 信息 系统 海洋 分 部 的 共同 研究 成 果 蔡 淇 松 :关于 生物 多 样 性 信息 系统 的 问题 与 建议 I 研究 与 技术 a 2 信息 系统 的 相关 部 分 及 其 科学 数据 库 单纯 认为 信息 系统 是 计算 机 或 微机 系统 的 “事情 "是 一 种 误解 。 任 何 科学 信息 系统 都 依 赖 于 管理 部 门 . 研 究 专家 群 和 信息 系统 专家 之 间 不 断 深入 的 密切 合作 (图 1): 这 包括 信息 系 统 规划 建设 与 使 用 数据 采 集 及 其 背景 资料 的 获得 等 ;而 生物 多 样 性 信息 来 源 具 有 "被动 性 ”的 特征 , 即 只 能 根据 研究 中 所 产生 的 数据 进行 工作 ,难以 提出 额外 的 数据 要 求 ,除非 信 息 系统 是 该 课题 的 “老板 “; 科 学 数据 库 发 展 根本 动力 是 科研 需求 ,是 数据 的 可 比 性 可 用 性 , 即 信息 系统 真实 反映 基本 数据 的 “全 狐 ”, 而 不 仅 是 所 记录 的 数据 本 身 。 对 本 领域 研究 专家 会 认为 “多 此 一 举 “的 数据 质量 数据 项 “属性 "及 其 数据 项 的 固有 时 空 尺度 等 数据 集 “ 属 性 "信息 ( 黄 荣 辉 和 A Sh pk ,1996) ,对 其 他 专家 特别 是 综合 研究 的 专家 就 十 分 重要 ,例如 需 依 数据 固有 的 时 空 尺 度 从 巨大 的 数据 集中 有 效 检索 与 分 析 数 据 ; 此 外 ,信息 系统 建设 需要 管理 部 门 的 有 力 支 持 , 这 包 括 政策 方面 。 例 如 数据 可 用 性 、 质 量 控制 及 其 数据 积累 需要 有 效 措施 稳定 基本 队伍 ;数据 质量 评价 的 可 操作 性 也 不 易 解 决 , 而 不 确切 的 信息 系统 评价 标准 将 直接 影响 信息 系统 及 其 队伍 的 建设 与 发 展 。 除数 据 “ 属 性 ”问题 外 ,科学 数据 库 难 以 预测 科学 家 使 用 数据 的 范围 与 方法 , 即 难 采用 简 单 菜单 驱动 界面 。 科 学 数据 库 广义 的 “界面 ”应 该 为 四 个 观 , 即 信息 系统 中 有 什么 数据 (What) ;数据 覆盖 的 时 间 范 围 (When) 和 空间 范围 (Where); 获 得 数据 的 方法 (How), MF 间 数 据 查 询 界 面 \. 以 时 间 序 列 和 空间 序列 组 织 数据 比较 合理 。 菜 单 式 界面 对 特定 的 查询 具 高 效 特点 ,但 科学 家 首选 是 数据 的 可 比 性 与 可 用 性 ,其 次 是 查询 效率 。 此 外 ,科学 数据 库 仍 应 具 有 数据 完整 性 、 一 致 性 、 安 全 性 和 故障 恢复 等 数据 库 系 统 的 基本 特征 (全 民 和 张 倪 ，1993 ) 。 动物 学 、 植 物 学 、 微 生物 学 三 大 学 科 五 个 分 部 物种 多 样 性 生态 系 多 样 性 遗传 多 样 性 集成 的 生物 多 样 性 信息 系统 图 1 集成 多 样 性 信息 系统 框图 生物 多 样 性 信息 系统 规划 是 其 实施 的 蓝图 、 阶 段 目标 和 它 的 内 部 管理 规定 ;各 子 系统 是 该 蓝图 的 模块 。 建 设 模块 需 据 其 内 部 管理 规定 ;根本 准则 是 数据 可 比 性 可 用 性 在 计算 机 的 体现 。 3 ”集成 的 生物 多 样 性 信息 系统 可 以 采取 多 种 方法 规划 生物 多 样 性 信息 系统 及 其 各 个 子 系统 并 分 步 实 施 , 中 国生 态 研究 * AQ2s 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 网 络 (CERN) 报 告 的 数据 集 定义 、 指 标 体系 是 生态 信息 系统 框架 的 一 种 办 法 `。 生 物 多 样 性 编目 系统 是 物种 多 样 性 研究 与 保护 的 当前 规划 ,但 并 非 都 具备 建立 信息 系统 所 需 的 具体 规 律 性 , 即 某 种 濒危 物种 的 生境 及 其 变化 习性 等 的 确切 关系 。 况 且 ,最 新 资料 表明 ,全 球 估 计 约 1360 万 个 物种 〈 甚 至 更 多 ) 中 ,被 识别 出 并 做 了 记录 的 只 有 约 170 万 种 ”“。 此 外 ,遗传 多 样 性 、 生态 系统 多 样 性 研究 还 有 艰巨 的 任务 。 因 此 , 仅 编目 系统 不 足以 作为 生物 多 样 性 信息 系统 的 规划 。 也 可 以 根据 生物 多 样 性 保护 与 研究 的 特点 ,建立 多 个 信息 子 系统 作为 多 样 性 信息 系统 规划 框架 。 无 论 采 用 哪 一 种 方案 ,其 信息 系统 都 将 是 个 集成 系统 ,因而 其 内 部 管理 需要 总 体 设 计 , 包 括 子 系统 内 外 的 范围 与 命名 。 上 述 各 个 子 系统 可 以 是 信息 系统 集 , 简 述 如 下 〈 图 1)。 专业 研究 子 系统 :对 于 生境 、 习 性 等 生物 学 研究 的 规律 性 较 确 切 、 受 威胁 程度 明确 .生物 多 样 性 意义 等 级 和 重要 性 分 级 比较 确切 的 保护 物种 , 即 编目 系统 中 研究 比较 清楚 的 物种 ,或 者 说 具备 数学 所 说 的 “充分 必要 “条件 , 才 适 合 建立 本 子 系统 以 实施 物种 保护 ,否则 只 适合 于 建立 提 供 基础 信息 的 子 系统 , 供 研 究 如 何 建立 物种 保护 措施 使 用 , 即 编目 系统 包括 物种 保护 实施 、 研 究 两 部 分 。 本 子 系统 与 产业 部 门 的 或 简单 金融 的 信息 系统 相似 。 因 此 ， 中 国 优 先 保护 物种 目 录 ”(”* 中 国生 物 多 样 性 保护 行动 计划 "总 报告 编写 组 ,1994) 是 难以 采用 一 个 信息 子 系统 实 施 的 。 基础 信息 子 系统 :对 于 具 “ 被 动 性 数据 的 生物 多 样 性 研究 信息 , 因 生 境 、 习 性 还 处 于 研究 中 ;或 受 威胁 程度 多样 性 等 级 和 重要 性 研究 等 还 未 确认 ;或 像 海洋 生物 数据 采集 的 随机 性 离 散 性 较 大 而 难以 重复 ,数据 不 可 多 得 等 因素 ,难于 建立 专业 研究 子 系统 时 , 适 于 采用 本 子 系统 管理 其 数据 :该 系统 可 采用 数据 集 登 记 库 数据 字典 库 和 实测 数据 库 三 个 层次 实施 信息 管理 的 管理 ;提供 库 内 各 数据 类 型 (数据 元 素 ) 评 佑 与 分 析 报 告 , 随 数据 量 增加 而 动态 地 给 出 数据 集 相应 的 概 狐 ; 记 录 采 集 数 据 集 的 意外 情况 和 具体 数据 项 测量 分 析 方 法 的 “属性 ` , 即 数据 项 的 可 比 性 可 用 性 特征 ;提供 数据 的 固 时 空 扩 度 特 征 ,即使 用 数据 时 的 有 效 检索 范围 等 。 空 间 数 据 检 索 界 面 是 本 子 系统 的 有 效 查 询 手 段 ( 黄 荣 辉 和 染 幼林 ,1996; 殖 洪 松 等 ,1997),。 应 该 强调 ,本 子 系统 侧重 于 生物 多 样 性 保护 的 研究 而 不 是 实施 。 收 集 数 据 的 “目标 “相对 “模糊 、、 强 调 反 映 RUG“ Sl” ,最 需要 管理 部 门 和 研究 专家 群 的 支持 , 它 适 合 管理 各 种 类 型 、 格 式 的 数据 集 。 模式 研究 与 专家 子 系统 :本 子 系统 是 在 软 硬 件 支 撑 系 统 基 础 上 ,采用 前 两 个 子 系统 的 数据 资源 和 其 他 资源 进行 深层 研究 。 与 产业 部 门 的 重复 性 工作 区 别 是 ,模式 研究 与 专家 思维 是 个 相当 活跃 的 领域 , 它 应 包括 模式 库 `\ 专 家 库 等 ,我 们 不 能 规定 生物 多 样 性 研究 专家 所 采用 的 研 究 模 式 ,但 应 提供 已 有 模式 用 于 佐证 或 参考 。 如 果 模 式 比 较 成 功 , 可 将 其 纳 人 专业 研究 子 系统 中 或 模式 库 内 。 同 样 ,成 功 的 专家 系统 可 纳 人 专业 研究 子 系统 中 实施 物种 保护 。 因 此 ,本 子 系 统 可 能 是 相当 松散 的 ,不 断 开 发 研究 的 集成 子 系统 ,是 整个 集成 信息 系统 中 与 专家 群 结 合 最 密 切 的 ,最 活 姥 并 易于 展示 研究 水 平 的 子 系统 。 代码 子 系统 :代码 应 该 包括 维护 数据 完整 性 、 一 致 性 的 和 本 集成 信息 系统 内 部 管理 的 代码 系统 。 前 者 强调 代码 的 唯一 性 ` 可 扩充 性 和 信息 的 充分 性 ( 蔡 淇 松 等 ，1996) ,还 需要 易于 识 别 , 像 根 据 个 人 资料 可 直接 得 出 其 身份 证 编码 。 生 物 代 码 系统 相当 复杂 ,其 客观 现实 是 :其 一 ， 物种 多 样 性 是 由 各 种 生物 组 成 ,但 其 专 一 性 \ 独 立 性 和 不 统一 性 确定 了 其 复杂 性 :国际 上 动物 * 中 国 科 学 院 . 1992“ 中 国生 态 系 统 研究 网 络 ? 建 设 项 目 报告 . 28 * 中 国 科 学 报 .1996. 10.11. 美国 “科学 "周刊 (1996. 10. 4) 主 要 内 容 介绍 蔡 淇 松 :关于 生物 多 样 性 信息 系统 的 问题 与 建议 I 研究 与 技术 203 学 植物 学 \ 微 生物 学 和 古生物 学 的 命名 法 规 各 不 相 容 ,互相 独立 。 如 VAR .变种 ,动物 学 无 效 而 植物 学 有 效 ; 对 物种 多 样 性 的 研究 深度 与 广度 差别 较 大 , 陆 生 生物 优 于 淡水 的 ,更 优 于 海洋 的 ,植物 优 于 动物 ,更 优 于 微生物 ,动物 中 有 关 椎 优 于 无 脊 椎 的 ;此 外 ,客观 存在 专家 对 分 类 认 识 的 不 统一 性 \ 独 立 性 和 自由 性 。 例 如 Veron 和 Pichon (1979) 指出 Fungia crassa Dana 1846, 是 遗忘 名 (nomen oblitum) ,根据 国际 动物 命名 法 的 第 23 条 b 款 ,Gardiner 1905 建立 新 种 Herpolitha simplex Gardiner 是 合法 的 ,而 Hoeksema (1989) 和 Hoeksema & Dai (1991) 提 出 的 Ctenactis crassa 《Dana) 是 不 合法 的 。 但 是 ,各 专家 坚持 己见 ,在 信息 系统 中 对 类 似 的 问 题 应 有 具体 处 理 准则 。 其 二 是 现 认 识 的 物种 与 存在 的 物种 相差 甚大 ,上 述 的 1360 万 个 物种 被 识别 记录 的 约 1748 ,并 不 断 有 新 种 被 发 现 和 许多 生物 被 淘汰 ,包括 高 科技 创造 有 利 与 “有 害 ” 的 人 为 新 种 ,人们 的 认识 跟 不 上 生物 物种 的 变化 。 其 三 是 仅 动物 分 类 对 于 物种 的 定义 ,从 历史 角度 看 有 大 致 分 为 林 纳 、 达 尔 文 和 近代 一 般 学 者 等 多 种 观点 (万 德 光 和 吴 家 荣 ,， 1991). 内 部 管理 代码 系统 需要 依据 整个 系统 的 规划 、 框 架 , 研 制 一 套 标 准 的 管理 编码 准则 ,以 提 高 管理 水 平 、 提 高 软件 质量 ( 郑 人 杰 , 1991) 和 有 利于 4GL 语言 工具 开发 应 用 界面 和 最 终 的 系 统 集成 。 此 外 ,还 可 据 需 建 立信 息 展 示 与 信息 提取 子 系统 ` 与 具体 研究 欠缺 直接 关系 的 子 系统 ( 像 生物 多 样 性 保护 措施 等 ) 或 国外 资料 子 系统 等 ,编目 系统 可 以 独立 为 子 系统 或 在 代码 子 系统 内 。 规 划 还 应 该 考虑 到 各 子 系统 与 动物 \ 植物 和 微生物 三 大 学 科 及 其 五 个 信息 分 部 ,以 及 与 生 态 、 物 种 和 遗传 多 样 性 等 关系 。 应 再 强调 在 总 体 规 划 下 逐步 实施 各 个 子 系统 及 其 总 系统 的 集 成 。 等 待 生物 多 样 性 信息 系统 发 展 到 一 定 水 平 后 再 去 考虑 规划 ,是 会 出 现 许 多 意 想不到 的 问 题 。 4 技术 支撑 系统 与 网 络 目前 ,包括 多 媒体 的 技术 支撑 系统 迅速 发 展 并 达到 相当 水 平 , 在 不 到 十 年 时 间 内 , 原 设 计 信息 系统 需要 认真 考虑 的 运算 速度 、 储 存 空 间 、 网 络 和 多 媒体 等 技术 问题 已 易于 解决 ;事件 驱 HAW 4GL 为 程序 设计 者 有 效 地 提高 程序 质量 与 设计 效率 ,减轻 编写 繁琐 的 程序 代码 事务 。 但 人 工 智能 等 研究 成 果 难 以 实际 应 用 ,从 这 个 角度 上 说 , 除 多 媒体 外 ,技术 支撑 系统 还 未 有 实质 性 变化 。 在 操作 系统 和 数据 库 系统 方面 ,UNIX 平台 和 ORACLE.SYBASE,INGRES 等 大 型 数据 库 系 统 采 用 许多 先进 技术 ,系统 软件 已 具备 数据 库 系统 的 基本 特征 和 网 络 共享 的 能 力 , 用 户 只 需 考虑 管理 程序 则 可 。 这 有 利于 专业 研究 子 系统 或 信息 展示 、 提 取 子 系统 ,但 需要 技术 “ 含 量 " 较 高 。 微 机 的 DOS 或 WINDOWS 平台 和 数据 库 管理 系统 多 而 普及 ,但 需要 在 程序 设计 中 考虑 确保 数据 数据 库 基 本 特征 和 网 络 共享 数据 问题 。 不 应 忽视 数据 库 基 本 特征 , 若 把 数据 库 比 作 图 书馆 , 当 使 用 时 还 要 考虑 书籍 (信息 ) 是 否 已 校对 或 遭受 过 破坏 等 问题 时 , 谁 敢 放心 使 用 它 。 生 物 多 样 性 信息 系统 首要 是 数据 可 比 性 可 用 性 (数据 “属性 "复杂 性 ) 其 次 是 检索 数据 的 时 效 性 的 观点 ,容易 “掩盖 "对 数据 库 基 本 特点 的 要 求 。 因 此 ,在 多 样 性 信息 系统 的 多 个 子 系统 中 ,都 应 该 时 时 注意 。 网 络 及 其 “开放 性 ”是 共享 数据 的 有 效 手段 ,应 注意 技术 发 展 使 得 许多 提 法 的 变化 ,例如 开放 性 ,80 年 代 初 指 UNIX 系统 ;90 年 代 初 指 “ 标 准 、 规 范 ;随后 是 开发 (DEVELOP ) JR FF (DEPLOY)、 集 成 (INTEGRATE)。 技 术 迅速 发 展 使 得 其 词汇 显得 “贫乏 ， 就 微机 来 说 ， 640KB 内 存 的 IBM_- PC/XT 比 64KB 内 存 的 APPLE 微机 大 有 进展 ,随后 的 286,386,486, - 404 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 586 等 微机 称 为 先进 的 高 档 的 、 超 级 的 等 ,其 词汇 一 是 不 够 用 ,二 是 未 像 基础 学 科 概 念 来 得 及 定义 时 又 有 新 闻 汇 了 ,不 能 跟着 词汇 走 。 建 议 采 用 具有 多 层次 网 络 功能 支撑 信息 系统 , 即 微机 与 工作 站 间 联 成 具有 共享 硬盘 \ UNIX 终端 和 客户 /服务 器 功能 的 局 域 网 ,而 网 际 间 采用 IN- TERNET 方式 。 有 利于 共享 资源 和 原 操 作 微机 人 员 的 技术 转移 ,有 利于 向 计算 机 新 平台 转移 和 实现 生物 多 样 性 信息 系统 的 总 目标 ,合理 使 用 技术 支撑 系统 的 资源 。 即 是 说 ,不 应 过 于 强调 支撑 系统 的 统一 性 ,而 且 也 不 易 实现 ,但 在 子 系统 层次 可 考虑 较 统 一 的 管理 标准 。 至 于 文字 处 理 系统 、 多 媒体 等 要 求 统一 是 合理 并 减轻 许多 重复 工作 。 而 硬件 系统 ,应 比 软件 要 求 更 为 宽松 ,采用 能 支撑 软件 系统 运行 即 可 以 接受 的 原则 比较 合适 。 5 结论 5.1 生物 多 样 性 信息 系统 是 由 多 个 子 系统 组 成 的 .逐步 实施 的 集成 信息 系统 ,各 子 系统 应 该 有 不 同 的 策略 方法 和 标准 等 。 当 前 应 进行 信息 系统 的 总 规划 。 在 其 指导 下 进行 子 系统 的 设计 。 5.2 科学 信息 系统 工作 中 的 管理 部 门 、 研 究 专家 、 信 息 系统 专家 等 的 紧密 配合 是 系统 成 功 的 重 要 条 件 。 认 为 信息 系统 是 计算 机 和 数据 库 等 方面 的 “事情 "是 一 种 误解 。 5.3 为 满足 科学 对 数据 的 可 比 性 可 用 性 根本 需求 ,应 该 注重 科学 数据 的 复杂 “属性 ”以 接受 时 间 的 检验 。 为 以 后 的 研究 工作 提供 真实 反映 数据 的 “全 狐 " 的 信息 资源 。 作者 感谢 中 国 科 学 院 南 海 所 陈 清 潮 、 邹 仁 林 、 黄 良民 教授 对 本 文 提 出 的 具体 建议 与 意见 。 感 谢 邹 仁 林 教 授 为 本 文 提 供 具 体 的 生物 分 类 方面 的 观点 与 资 衬 。 参考 文 mw 获 淇 松 , 周 锡 徐 等 .1996 .海湾 生态 信息 系统 设计 中 的 几 个 问题 . 见 潘 金 培 , 获 国雄 (主编 ). 中 国 科 学 院 南 海 海洋 研究 所 、 大 亚 湾 海洋 生物 综合 实验 站 研究 年 报 (第 一 期 ) .北京 :科学 出 版 社 李 正 男 〈 主 编 ). 1995. 信息 高 速 公 路 . 北京 : 电子 工业 出 版 社 全 民 , 张 倪 (主编 ). 1993. 工作 站 系统 结构 、 软 件 开 发 及 应 用 . 北京 : 国防 工业 出 版 社 ABH, RAR (ES). 1991. 药 用 动物 学 . 上 海 : 上 海 科 学 技术 出 版 社 郑 人 杰 (主编 ). 1991. 实用 软件 工程 . 北京 : 清华 大 学 出 版 社 “中 国生 物 多 样 性 保护 行动 计划 "总 报告 编写 组 . 1994. 中 国生 物 多 样 性 保护 行动 计划 . 北京 : 中 国 环境 科学 出 版 社 PROBLEMS IN BIOLOGICAL DIVERSITY INFORMATION SYSTEM AND SOME SUGGESTIONS I. STUDY AND TECHNIQUE Cai Qisong (South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510301) Owing to the special requirements to scientific database and the characteristics of biodiversity study, the design of biodiversity information system is different from that of common commercial management systems. Biodiversity information system is a special scientific database that consists of several subsystems, such as the specialists’ study subsystem, the basic information subsystem, the model analysis subsystem, the specialist subsystem, the catalogue subsystem and the code in- formation subsystem , and each subsystem consists of several homogenous systems and will be im- proved with the advance of biodiversity study. Correspondingly, the technical support system should be multi—funtional. It is considered that a project of the design of the biodiversity infor- 蔡 淇 松 : 关 于 生物 多 样 性 信息 系统 的 问题 与 建议 I 研究 与 技术 ~ a mation system, including the definition of each subsystem and the determination of its content, and the establishment of standards of management, should be started as soon as possible. Key words: Biodiversity information system, System design, Problems and strategies - 406 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 生物 多 样 性 信息 管理 数据 库 的 建立 和 应 用 、 朱 建 国 yi (中 国 科 学 院 昆 明 动物 研究 所 ,昆明 650223) 摘要 本文 介绍 了 由 中 国 科 学 院 昆 明 动物 研究 所 研制 开发 的 “并 椎 动物 标本 资源 信息 管理 系 统 ” 和 改编 的 “物种 \ 生 境 和 保护 区 信息 管理 系统 (CMASS 2.0)”, MBA T SPLHHAD 标本 资源 信息 管理 系统 和 物种 \ 生 境 和 保护 区 信息 管理 系统 的 目的 和 意义 ,分 别 介 绍 了 这 两 套 系统 的 结构 设计 、 数据 模 型 、 基 本 功能 和 特点 ,以 及 系统 创建 或 应 用 的 物种 和 地 名 代码 体系 、 技 术 特 点 等 。 最 后 介绍 了 已 经 用 这 两 套 系 统 建立 的 昆明 动物 研究 所 标本 馆 背 椎 动物 标本 资源 管 理 库 的 基本 建 库 情 况 以 及 物种 \ 生 境 和 保护 区 信息 库 的 基本 建 库 情况 。 关键 词 生物 多 样 性 信息 管理 系统 FRA 标本 生境 自然 保护 区 生物 多 样 性 保护 需要 对 基础 分 类 资源 现状 人 类 利用 和 发 展 趋势 以 及 生态 学 关系 等 各 种 信息 进行 有 效 管理 ,保护 行动 应 建立 在 准确 的 信息 之 上 ,而 信息 传播 越 广泛 ,对 问题 提出 看 法 或 解决 途径 的 单位 及 个 人 就 越 多 ,就 越 有 利于 保护 。 建立 生物 多 样 性 信息 系统 可 以 改善 科研 和 管理 手段 ,改进 决策 方法 和 依据 ;对 信息 资源 进 行 统一 管理 ,增强 资源 共享 ,逐步 实现 信息 收集 加 工 、 传 递 储存 检索 和 使 用 的 计算 机 化 ;发 挥 专 业 管 理 、 信 息 咨询 和 分 析 预 测 的 整体 功能 ;提高 工作 效率 和 管理 决策 水 平 。 本 文 主要 介绍 近年 来 昆明 动物 研究 所 围绕 生物 多 样 性 信息 管理 和 应 用 所 建立 和 使 用 的 两 套 信 息 库 的 基本 情况 。 1 冰 椎 动物 标本 和 资源 分 布 信息 管理 系统 的 设计 与 实现 本 系统 的 研制 始 于 1987 年 ,最初 用 于 建立 昆明 动物 研究 所 鸟 类 标本 资源 管理 信息 库 。 在 进行 了 多 次 修改 和 完善 后 ,先后 建立 了 鱼 类 、 兽 类 和 两 栖 怜 行 类 标本 管理 库 并 扩展 成 为 现在 的 养 椎 动物 标本 和 资源 分 布 管理 信息 系统 (图 1)。 1.1 系 统 软 件 设 计 及 数据 结构 编程 语言 :FOXBASE 2.0, 根 据 系统 的 功能 模块 组 成 ,采用 了 结构 化 设计 方法 来 实现 。 数 据 结构 见 表 1。 1.2 系统 模块 及 其 主要 功能 本 系统 具有 追加 \ 查 询 、 修 改 和 统计 等 功能 ,为 提高 效率 还 建立 了 三 个 索引 文件 ,下 面 是 模 块 的 主要 功能 : 追加 模块 :输入 物种 分 类 代码 或 采集 地 代码 后 ,自动 翻译 成 标本 的 采集 地 (省 、 地、 县 ) 及 物 种 的 分 类 属性 ( 目 、 科 、 属 ) 等 ,便于 向 系统 增添 数据 。 修改 模块 :能 快速 对 某 一 物种 或 采集 地 的 数据 进行 修改 。 查询 和 统计 模块 :可 按 下 列 各 种 不 同 的 方式 进行 查询 和 统计 ,显示 或 打印 给 定 条 件 下 的 全 * 本 文 为 美国 MacArthur 基金 会 资助 项 目 “ 中 国 西南 野生 动物 保护 生物 学 研究 “的 部 分 内 容 朱 建 国 等 :生物 多 样 性 信息 管理 数据 库 的 建立 和 应 用 * 407) - BHR ADWmMAR Rf Be RAR Tere eee eee ee ee ee eee eee ee ee ee ee es ewww ecclnw eer c ener ese a sees esses eee assesses ssseeeseessessssesesessssseeesy ce eS oe ee ee ee ee ee ee ee ee Oe ee le 图 1 系统 结构 图 部 物种 名 录 ,并 附 有 保护 物种 或 濒危 物种 名 录 数 据 组 :1. 按 物 种 或 亚 种 统计 :对 某 一 物种 或 亚 种 统计 其 整个 标本 库 或 某 个 采集 地 (省 、 地 县 ) 的 基本 信息 ;2. 按 采 集 地 统计 模块 : 按 查 询 要 求 输入 采集 地 代码 ,就 可 统计 出 某 省 、 地 州 县 市 采集 到 的 标本 总 数 , 列 出 目 、 科 、 种 及 亚 种 数 目 ;3. 对 整个 标本 库 进 行 统计 :给 出 标本 库 有 多 少 号 标本 , 共 多 少 目 、 科 、\ 种 、 亚 种 ;4. 按 目 、 科 统计 标本 :输入 目 、 科 代码 等 条 件 ,就 可 输出 整个 标本 库 里 该 目 科 有 多 少 号 标本 ;5. 按 野外 采 集 年 月 统计 :输入 野外 采集 日 期 ,就 可 输出 某 年 \ 月 在 野外 采集 到 的 标本 数 。 本 系统 不 仅 具备 标 本 馆 日 常 管理 功能 ,还 可 对 省 内 各 地 州 、. 县 (市 ) 提 供 乌 类 、 兽 类 \ 两 栖 疏 行 类 和 鱼 类 的 资源 分 布 状况 查询 、 统 计 等 。 表 1 ， 标本 资源 管理 数据 库 的 主要 信息 项 (以 鸟 类 为 例 ) 标本 库 ( 鸟 类 ) 地 名 代码 库 物种 分 类 代码 库 物种 分 布 名 录 库 分 类 编号 地 名 代码 分 类 编号 分 类 编号 标本 总 号 地 名 目 地 名 代码 采集 号 科 分 布地 (省 县 保护 区 ) 采集 地 种 资源 现状 采集 日 期 英文 名 发 展 趋势 海拔 高 度 学 名 居留 情况 采集 地 经 续 保护 等 级 参考 文献 性 别 IUCN 1994 红皮书 级 别 体重 CITES 状态 全 长 是 否 中 国 特有 种 嘴 峰 长 地 理 分 布 (省 ) ”起 长 居留 情 况 it BE eK 是 否 为 交换 标本 地 名 代码 1.3 系统 使 用 的 编码 及 其 原则 全 国 地 名 编码 :采用 中 华人 民 和 共和 国 行政 区 划 国 家 标准 编码 (GB 2260 - 84) ,收录 了 除 台湾 省 外 全 国 各 省 、 地 ( 州 ) 县 (市 ) 的 代码 共 3413 条 记录 。 物种 编码 ;我 们 制定 了 中 国 贿 椎 动物 分 类 编码 方案 并 建立 了 编码 库 。 采 用 了 11 A he +: 40% - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 码 方案 : 一 层 2 位 对 应 到 纲 ;二 层 2 位 对 应 到 目 ;三 层 2 位 对 应 到 科 ; 四 层 3 位 对 应 到 种 ;五 层 2 位 对 应 到 亚 种 , 例 : 代码 中 文 名 称 拉丁 名 称 01 哺乳 类 Mammalia 0101 食 虫 目 Inscetivora 010101 3B BP} Erinaceus 01010101 = 16 Hylomys suillus 0101010101 ( 亚 种 1) Hylomys suillus suillus 0101010102 WF 2 Hylomys suillus microtinus 1.4 已 建立 的 物种 分 类 编码 库 〈 表 2) 鸟 类 :以 郑 作 新 先生 分 别 于 1986 和 1994 FR RNC HH SR HA lie 国 鸟 类 种 和 亚 种 分 类 大 全 ?为 依据 ,建立 了 中 国 鸟 类 分 类 名 录 代 码 数据 库 。 兽 类 :以 王 应 祥 等 的 4 中 国 哺乳 类 物种 纲要 交待 出 版 ) 为 依据 BUT RA RADA RK 码 数 据 库 。 表 2 标本 管理 数据 库 情 况 数据 库 物种 数 标本 数 记录 数 1. 全 国 地 名 代码 库 = = 3413 2. 物 种 分 类 编码 库 7966 鸟 类 21 目 81 科 1189 种 三 兽 类 14 目 55 科 597 种 + 44 43 A 282 # 2941 种 一 W473 4 B 23 Bt 386 = 两 栖 类 3 目 11 科 281 种 a 3. 地 方 物种 分 布 名 录 库 38023 省 (区 ) 级 三 = 6734 县 级 一 - 25413 保护 区 级 一 - 5858 4. bys PE (BB BA oh Wy PT) 46683 鸟 类 773 种 17656 17656 兽 类 253 种 9172 9172 鱼 类 493 种 24668 2500 两 栖 类 135 种 12198 12198 Ne Fe 148 种 5157 5157 合计 68881 96085 两 栖 爬 行 类 :以 赵 尔 刻 等 1995 和 1996 年 发 表 的 《中 国 两 栖 动物 地 理 区 划 》 为 依据 建立 了 中 国 两 栖 类 分 类 名 录 代 码 数据 库 。 鱼 类 :以 成 庆 泰 等 1986 年 发 表 的 4 中国 鱼 类 系统 检索 》 作 为 鱼 类 分 类 系统 ,建立 了 中 国 鱼 类 分 类 名 录 代 码 数 据 库 。 1.5 已 经 建立 的 数据 库 1.5.1 RATE EE BLT RAAMHRKSROWRARE BRATR ROOM AH KRM BRS 类 两栖 类 和 鱼 类 标本 近 7 万 余 号 ,详细 情况 见 表 2. 各 类 和 群 库 都 对 各 个 物种 是 否 为 国家 重点 保护 物种 .IUCN 1994 公布 的 濒危 等 级 ,以 及 是 否 列 人 “濒危 野生 动 植物 物种 国际 贸易 公约 " 作 了 注 明 。 朱 建 国 等 :生物 多 样 性 信息 管理 数据 库 的 建立 和 应 用 上 1.5.2 物种 分 布 名 录 信 息 库 ( 表 2) 此 库 的 建立 一 方面 可 以 为 省 (自治 区 )、 地 、 县 及 保护 区 提供 动物 资源 分 布 情况 , 另 一 方面 可 以 为 脊椎 动物 的 分 类 、 区 系 组 成 及 系统 演化 研究 提供 各 种 查询 和 统计 方便 。 该 库 如 下 三 级 子 库 :1. 省 (自治 区 ) 分 布 名 录 库 :可 按 省 级 水 平 检索 物种 分 布 情况 ( 表 3);2. 县 级 分 布 名 录 库 : 可 按 县 级 水 平 检索 物种 分 布 情况 ( 表 4);3. 保护 区 分 布 名 录 库 :可 按 自然 保护 区 水 平 检索 物种 分 布 情况 ( 表 5)。 表 3 可 按 省 (自治 区 ) 进 行 物种 检索 的 省 份 Ti: Bin Sa aa 科 ”种 目 科 种 目 科 种 H 科 种 北京 7 3 1 GG 3852 5 10 2 8 23 广西 一 10°-~72 3 19 136 四 川 9 3 ies. 1d SS See 1.) 53 3 11 69 甘肃 8 32. ..168 438 «2 9 24 3 9 57 上 海 8 17 40 362 2 6 14 3 11 69 云南 5 ER 104 海南 8 2416 2 60 348 贵州 8 3 42 17 ~—43. 46 -G2 ie .6Z 新 疆 南 部 7 pt | 19 41 242 黑龙 江 19 SEX 6 11 Ls 21° @57 9365 “2 6 15 wm ##j+10 30 = 99 2 9 43 4 15 82 TH 6 19° a75 1 3 7 西藏 8 21 126 吉 11 河北 2 6 11 内 蒙古 32 江苏 2 7 19 安徽 2 9 38 江西 2 8 39 河南 2 7 19 湖北 2 10 46 湖南 2 8 53 广东 47 陕西 2 8 29 表 4 可 按 县 级 水 平 进行 物种 兽 类 检索 的 省 份 ER es 省 份 兽 类 SX 两 栖 类 NO FFE 目 科 种 记录 BH 种 记录 目 科 种 记录 目 科 种 记录 0 36 146 1344 19 57 462 1424 eet Bie Fe 233 贵州 8 30 142 586 18 54 417 2085 2 10 58 236 =H 10 35 #300 2120 18 41 794 6175 3 2 2 四 川 9 31 185 2674 19 59 S572 5616 LO! "95 426 a ee ae 524 9 43 310 * a ve 640 浙江 福建 6 77 469 A ee 合计 6724 15300 1774 1633 SS iFi- 1- 2 物种 .生境 .保护 区 信息 管理 系统 的 设计 及 实现 2.1 系统 的 设计 和 分 析 2.1.1 系 统 的 结构 设计 ” 410 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 本 系统 有 五 个 主要 数据 库 文件 ,分 别 存放 物种 基本 信息 、 保 护 区 基本 信息 、 生 境 状况 数据 、 物种 调查 信息 及 文献 信息 《图 2)。 物 种 .生境 和 保护 区 信息 管理 系统 free ooovooooevomeowwowwssee sy 生 弄 状况 信息 库 广 一 -一 一 - ape dS M:N M ON ES “Pe ie ty Ji == = BM a 生 a OR 生 分 省 原 现 fh FR 你 名 名 hh Rh FP BAK A KF F BHT F 区 省 等 类 区 面 面 区 位 部 区 # 区 级 型 AB 4 8 7S 称 级 图 3 ABW E-RA(M: N, 表 示 多 重 对 应 的 关系 ) 说 明 :物种 (S) 与 生境 (H) 的 关系 为 M: N( 是 指 一 个 物种 可 栖息 于 一 种 或 多 种 不 同类 型 的 生境 ;同时 一 种 生境 可 栖息 一 种 或 多 种 动物 ) 2.1.2 数据 模型 分 析 采用 下 -RD 方法 (Entity — Relationship Approach) 将 现实 数据 转化 为 计算 机 信息 。 物种 基本 信息 、 生 境 状 态 信息 及 保护 区 基本 信息 是 管理 系统 的 三 个 基本 元 素 ,而 每 一 个 元 素 作 为 实体 又 拥有 多 个 属性 ,图 3 表示 三 个 实体 之 间 的 联系 。 2.1.3 数 据 结构 分 析 物种 .生境 和 保护 区 数据 库 管 理 信 息 系 统 的 主要 数据 项 有 物种 信息 、 保 护 区 信息 .生境 信 息 .调查 信息 文献 信息 \ 交 易 信 息 等 ( 表 6)。 这 与 世界 自然 保护 监测 中 心 (WCMC) 的 数据 绪 构 基 本 一 致 ,但 目前 缺少 图 像 和 地 图 类 型 资料 。 各 信息 项 构成 多 组 数据 库 文件 ,但 又 成 为 一 个 朱 建 国 等 :生物 多 样 性 信息 管理 数据 库 的 建立 和 应 用 ¢ 451.2 一 整体 , 录 和 人 资料 经 模型 库 运 算 后 ,可 自动 对 保护 区 或 物种 等 进行 状态 分 析 。 RS 自然 保护 区 物种 名 录 建 库 情况 (加 * 者 仅 为 重要 物种 名 录 ) 省 份 保护 区 名 称 鸟 类 兽 类 两 栖 类 NE 4TH 云南 西双版纳 427 102 38 60 高 黎贡山 343 115 28 48 RE W 383 86 26 39 怒江 269 106 10 14 无 量 山 290 101 28 38 另 有 25 个 保护 区 有 重要 物种 名 录 贵州 BK BH Yay 149 37 14 18 兰 103 60 19 39 BAW 121 52 36 56 TF Sh FA nt He 104 29 9 9 四 川 卧龙 281 103 18 21 西藏 墨 脱 28 30 波 密 岗 乡 ” Z 13 KE IK A ai BERS 71 21 聚 拉 木 樟 木 沟 “ 10 18 吉隆 江村 ” 19 oT 珠穆朗玛 峰 ” 24 28 FE HH * 36 16 HI FL * 2 14 10 芒 康 * 36 44 巴 吉 * 15 22 KE 10 21 EC RA Par ey 海南 尖峰 岭 215 68 38 50 河南 伏 牛 山 213 62 14 31 KE 116 48 11 26 鸡 公 山 170 45 15 28 陕西 佛 坪 49 AAW 7 21 ae Ts are 22 30 有 福建 牛 姆 林 56 28 11 15 浙江 凤 阳 山 74 古田 山 90 和 湖北 神农 架 7 21 河北 小 五 台山 81 2.1.4 系 统 程序 设计 及 实现 基本 原理 系统 以 结构 程序 设计 为 主要 思想 ,通过 对 实体 模型 的 分 解 ,建立 分 级 结构 ,采用 逐步 求 精 的 设计 方法 。 同 时 ,也 运用 模块 化 程序 设计 及 自 顶 向 下 程序 中 的 许多 要 素 , 系 统 以 Foxpro 2.5 为 开发 语言 (图 4)。 7. ae 息 答 信息 输 文献 管理 文献 检索 模块 出 模块 模块 模块 图 4 系统 的 模块 组 织 « ATR * 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 表 6 物种 保护 数据 库 的 主要 信息 项 物种 信息 保护 区 信息 生境 信息 调查 信息 文献 信息 分 类 信息 名 称 生境 类 型 调查 地 名 作者 中 文 名 生物 地 理 分 布 区 生物 地 理 分 布 区 调查 时 间 时 间 学 名 行政 区 行政 区 调查 物种 题目 生物 分 布 区 信息 公布 日 期 原 有 面积 样 地 面积 页 号 生境 信息 海拔 高 度 范围 现存 面积 生境 类 型 出 版 物 垂直 分 布 范围 经 纬度 范围 列 人 保护 面积 调查 方法 出 版 社 分 布 行政 地 区 保护 区 级 别 调查 数量 关键 词 红皮书 状态 “ 保护 理由 雄性 数量 文献 号 贸易 公约 ”“ 主要 威胁 SE HE i ik 保护 动物 否 物种 名 录 密度 保护 级 别 总 面积 经 纬度 资源 状况 生境 类 型 及 其 面积 海拔 高 度 主要 威胁 是 否 为 人 与 生物 圈 保 护 区 天 气 状 况 单位 体重 是 否 为 世界 遗迹 地 单位 体重 主要 参考 文献 年 投入 及 人 员 、 建 筑 等 生物 量 管理 计划 完成 否 调查 人 单位 * 指 “1994 IUCN 红皮书 "中 的 物种 濒危 级 别 ; * 关 指 物种 是 否 列 入 "濒危 野生 动 植物 种 国际 贸易 公约 "中 2.2 系统 功能 本 系统 具有 信息 输入 信息 输 出 文献 管理 和 基本 维护 管理 等 功能 ,操作 全 部 采用 汉字 菜 单 , 下 面 重点 介绍 系统 的 输出 项 目 和 内 容 : Ov REE :特定 物种 的 地 理 分 布 ( 行 政 区 、 分 布 区 及 保护 区 )、 生境 和 物种 的 受 威胁 状况 及 保护 等 级 ;@ 保 护 区 信息 :地 理 位 置 (省 、 县 市 及 分 布 区 )、 经 纬度 及 海拔 高 度 范围 ,保护 区 级 别 、 类型、 管理 部 门 、 保 护理 由 总 面积 及 各 种 生境 类 型 及 面积 ,保护 区 内 有 记载 的 物种 名 录 ( 包 括 全 部 物种 濒危 物种 、 保 护 物 种 等 );@ 分 布 区 信息 : 列 出 其 生境 概况 ,该 分 布 区 的 物种 名 录 和 保护 区 建立 情况 信息 ;@ 电 行政 区 (省 或 自治 区 ) 信 息 : 某 省 (自治 区 ) 的 生境 概况 和 列 出 该 省 (自治 区 ) 的 物种 名 录 和 保护 区 建立 情况 ;@ 国 家 信息 :某国 家 的 生境 概要 , 列 出 该 国家 的 物 种 名 录 和 保护 区 情况 ,并 按 不 同等 级 及 管理 部 门 进 行 统计 ;文献 检索 :显示 全 部 文献 目录 或 按 年 代 \、 作者、 出 版 社 、 关 键 字 检索 出 相应 的 文献 ;@ 交 易 信 息 : 按 物种 、 经 营 者 、 省 (自治 区 ) 和 年 代 显 示 出 交易 信息 ;11 调 查 信息 : 按 物 种 、 保 护 区 、 调 查 地 点 \ 调 查 方 法 、 调 查 时 间 和 调查 部 门 显示 某 次 的 调查 活动 及 物种 现状 等 ;12 按 中 国 动物 地 理 区 划 ( 张 荣 祖 ,1959) 的 大 区 或 亚 区 输出 物种 分 布 信息 :显示 出 某 大 区 或 亚 区 有 记载 的 物种 名 录 及 参考 文献 等 信息 。 2.3 已 建立 的 物种 生境 、 保 护 区 数据 库 用 CMASS 2.0 建立 的 物种 生境、 保护 区 信息 库 主 要 有 : 2.3.1 中国 自然 保护 区 信息 库 汇总 了 我 国 截止 到 1994 年 底 公 布 的 七 百 多 个 自然 保护 区 ,( 其 中 包括 人 与 生物 圈 保 护 区 10 处 、. 世 界 遗 迹地 14 处 )( 表 7)。 2.3.2 物种 信息 库 已 建立 了 12 个 动物 物种 信息 库 ( 表 8) ,分 别 按 动物 类 群 或 地 区 建立 ,各 有 特点 。 各 个 库 基本 上 都 完成 了 前 面 述 及 的 数据 项 ( 表 6), 如 物种 的 地 理 分 布 和 栖息 生境 等 。 对 各 个 库 中 涉 及 到 的 国家 重点 保护 动物 、 国 际 自 然 与 自然 保护 联盟 (IUCN 1994) 红 皮 书 和 濒危 野生 动 植物 种 国际 贸易 公约 (CITES) 列 人 的 濒危 物种 都 作 了 注 明 ( 表 8)。 é 朱 建 国 等 :生物 多 样 性 信息 管理 数据 库 的 建立 和 应 用 二 413 - 表 7 中 国 自 然 保 护 区 分 省 概况 ( 按 保护 区 数目 多 少 排列 ) 管理 等 级 " 省 (自治 区 ) 1 2 3 4 RP K Be" MAB" 云南 6 36 35 19 96 1 海南 5 24 5 39 73 广西 5 55 0 8 68 黑龙 江 5 14 2 3 64 湖南 4 19 0 22 45 广东 5 18 4 9 36 1 于 宝 5 7 10 20 42 山东 3 5 5 9 22 吉 3 10 13 7 33 贵州 4 1 2 22 29 甘肃 4 24 1 3 32 pg JI 6 13 6 8 33 江西 1 9 1 15 26 1 河南 1 12 1 3 17 青海 1 2 2 0 5 新 疆 3 17 0 1 21 1 内 蒙古 4 4 1 4 13 湖北 3 8 2 10 23 1 江苏 1 7 0 10 18 福建 3 11 2 4 20 1 安徽 3 7 0 0 10 浙江 4 4 0 5 13 西藏 忆 11 0 0 13 陕西 4 3 0 4 11 TH 3 2 1 2 11 山西 2 9 0 2 13 河北 2 1 1 1 5 北京 1 1 0 0 5 天 津 2 2 0 0 4 rn ae ee eee 总 计 95 337 94 270 796 10 注 :a 除 表 中 数据 外 ,我 国 台湾 有 自然 保护 区 57 处 (面积 约 4700 km’), 香港 有 自然 保护 区 1 处 (面积 约 3 km2);b 国 内 自然 保护 区 等 级 ; 1; 国家 级 ，2: HA, 3: 地 区 ( 州 ) 级 ，4: 县 级 ; MAB: 人 与 生物 图 自然 保护 区 表 8 物种 信息 库 的 建 库 简况 See 库 名 类 别 HK 保护 级 别 1994 IUCN 濒危 等 级 ” CITES** 1 2 E V R I K 下 1 [1] 两 栖 类 7 0 7 0 0 0 1 0 0 1 1 MCA 17 6 11 1 0 0 0 1 0 2 6 Bx 126 sxe. - TR 18 11 1 28 2 1 39 52 Mx 225 40 185 3 3 12 全 2 0 30 104 [2] WH 2 0 2 0 0 0 1 0 0 1 1 Wea 14 5 4 1 0 1 0 2 0 2 9 兽 类 ”112 40 ”60 19 12 2 28 3 1 40 59 S# 171 34 «107 5 10: +23 8 6 0 30 107 [3] 597 52 74 15 11 2 3 3 1 40 59 [4] 1,224 40 185 5 ae 8 6 0 30 107 [5] 279 0 7 0 0 0 1 0 0 1 1 [6] 375 6 11 1 0 1 0 2 0 2 9 [7] 300 25 28 6 6 1 2 2 1 31 [8] 792 in: as 0 3 和 人 风 2 0 9 72 [9] 100 0 4 0 0 0 1 0 0 1 1 [10] 146 13 24 2 4 1 2 2 1 14 16 [11] 494 7 54 0 2 2 2) 1 0 2 37 [12] 两 栖 类 ”27 0 2 0 0 0 0 0 0 0 1 MATH 51 1 0 0 0 0 0 0 0 1 4 一 - 414 + 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 * 1994 年 IUCN 物种 濒危 红皮书 等 级 : E: 濒危 种 ,V: Let: ALAR: MARK: RAAT: 受 威胁 种 ; * * AR 危 野 生动 植物 国际 保护 贸易 公约 (CITES) 中 的 濒危 物种 ;[1] 国家 重点 保护 动物 库 i[2] 受 濒危 的 中 国 物种 库 ;[3] POS 类 库 ;[4] 中 国 鸟 类 库 ;[5] 中 国 两 栖 类 库 ;[6] 中 国 爬 行 类 库 ;[7] 云南 尊 类 库 ;[8] 云南 鸟 类 库 i[9] 云南 两 栖 类 库 ;[10] 高 黎贡山 地 区 普 类 库 ;[11] 高 黎贡山 地 区 鸟 类 库 ;[12] 高 黎贡山 地 区 两 栖 \ 爬行 类 库 2.3.3 保护 区 物种 信息 库 收集 \“ 录 人 了 部 分 自然 保护 区 公开 发 表 的 物种 名 录 ( 表 $) ,由 于 我 国 自 然 资源 的 本 底 调查 不 足 , 目 前 这 方面 的 资料 很 缺乏 。 3 SRIF 利用 《 兰 椎 动物 标本 资源 信息 管理 系统 》 和 《中 文物 种 生境 和 保护 区 管理 系统 软件 包 (CMASS 2.0)》 对 生物 多 样 性 信息 进行 管理 的 初步 工作 对 促进 我 所 科研 工作 的 系统 化 和 管理 科学 化 起 到 了 极 大 的 推动 作用 。 但 系统 在 设计 和 程序 运行 中 肯定 仍 有 不 足 的 地 方 , 所 管理 的 生物 多 样 性 信息 也 需 随 着 工作 的 进一步 深入 和 保护 生物 学 本 身 的 发 展 而 不 断 改 进 和 完善 。 利 用 现 有 数据 库 的 工作 基础 ,我们 已 开展 了 初步 的 GIS 制图 工作 , 随 着 这 一 工作 的 进一步 展开 ， 生物 多 样 性 信息 管理 和 应 用 工作 将 得 到 极 大 的 推进 。 参考 x 献 牢 山 自然 保护 区 综合 考察 团 编 . 1988. 哀 牢 山 自 然 保 护 区 综合 考察 报告 集 . 昆明 :云南 民族 出 版 社 , 1- 285 福建 师范 大 学 生物 学 系 . 1974. 福建 的 蛇 类 . 1-93 BR, MAL, SR, EB. 1994. 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In: Weizhi Ji and Alan Rabinowitz (ed. ) Proceedings for the Workshop of Trans — boundary Biodiversity Conservation in the Eastern Hi- malayas. 30 一 38 THE ESTABLISHMENT OF BIODIVERSITY INFORMATION DATABASE MANAGEMENT SYSTEM AND ITS APPLICATION Zhu Jianguo, He Yuanhui (Kunming Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650223) This paper introduced the “Vertebrate Specimen Database Management System” developed by ourselves, and the revised Chinese version of MASS (Species, Habitat and Nature Reserves Moni- toring System), which we used for managing biodiversity information. We described the signifi- cance, the scheme goal, system structure, data models, output items and other characteristics of the two systems. Databases and the main information contained in these two systems have also been introduced, such as 80% of the vertebrate specimens stored in Kunming Institute of Zoolo- gy, Nature Reserves of China, Vertebrate Species Checklist of China, and Vertebrate Species Distribution Checklist. Key words: Vertebrate, Biodiversity information, Specimen, Database management system, Nature Reserve - 416: 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 基于 GIS 的 生物 多 样 性 信息 系统 的 设计 王 斌 1 陈 清明 tee} (1 华东 师范 大 学 河口 海岸 国家 重点 实验 室 ， 上 海 ”200062) (2 华东 师范 大 学 地 理 系 ， 上 海 ”200062) 摘要 ”设计 实用 有 效 的 生物 多 样 性 信息 系统 对 于 合理 保护 和 持续 利用 我 国 的 生物 多 样 性 资源 具有 重要 意义 ,本 文 分 析 了 目前 我 国生 物 多 样 性 信息 系统 的 研究 现状 及 其 问题 ,提出 了 开发 以 微机 为 平台 ,具备 一 定 分 析 管 理 功能 的 生物 多 样 性 信息 系统 设想 。 进 而 对 生物 多 样 性 信息 系 统 进 行 了 分 析 ,并 以 上 海地 区 生物 多 样 性 数据 作为 研究 实例 ,设计 开发 了 一 套 基 于 地 理 信 息 系 统 (GIS) 的 生物 多 样 性 信息 系统 。 它 综合 了 数据 库 管 理 系统 、 管 理 信 息 系 统 ` 地 理 信 息 系统 、 多 媒体 等 技术 手段 ,对 多 种 形式 的 生物 多 样 性 数据 进行 处 理 , 在 实现 数据 管理 的 基础 上 ,还 提 供 了 实用 的 数学 模型 与 空间 分 析 功 能 以 及 工具 模块 ,从 而 为 生物 多 样 性 的 分 析 研 究 和 管理 决 策 提 供 完 善 的 服务 。 本 文 最 后 指出 了 该 系统 的 特色 、 应 用 价值 及 有 待 政 进 的 方面 ,并 提出 今后 生物 多 样 性 信息 系统 设计 的 发 展 方向 。 关键 词 ”生物 多 样 性 信息 系统 设计 ”地理 信 息 系 统 (GIS) 数据 库 管 理 系统 数学 模型 1 58 生物 多 样 性 是 多 样 化 的 生命 实体 群 的 特征 , 它 包 括 所 有 植物 动物 和 微生物 物种 及 所 有 的 生态 系统 及 其 形成 过 程 (马克 平 ,1993) , 即 基 因 多 样 性 、 物 种 多 样 性 和 生态 系统 多 样 性 三 个 层 次 。 生 物 多 样 性 的 物质 表现 是 生物 资源 ,它们 具有 现实 或 潜在 的 价值 ,是 人 类 可 持续 发 展 的 重 要 物质 基础 和 实现 条 件 ( 王 斌 ,1996)。 我 国 具 有 丰富 而 独 具 特 色 的 生物 多 样 性 资源 ,然而 ,不 合理 的 资源 开发 活动 以 及 环境 污染 ,已 使 我 国 不 同 层 次 的 生物 资源 都 蒙受 严重 损失 。 因 此 ,如 何 保护 和 持续 利用 我 国 的 生物 多 样 性 资源 ,已 引起 广泛 重视 。 本 研究 拟 探 索 地 理 信 息 系统 (GIS) 技术 用 于 生物 多 样 性 信息 研究 分 析 与 资源 管理 的 途 径 ,设计 开发 了 基于 GIS 的 生物 多 样 性 信息 系统 。 2 建设 基于 微机 平台 的 生物 多 样 性 信息 系统 的 必要 性 长 期 以 来 ,我国 已 经 积累 大 量 有 价值 的 生物 多 样 性 基础 信息 ,但 是 这 些 信息 还 存在 各 种 各 样 的 问题 ,使 其 无 法 有 效 地 集中 和 协调 起 来 ,为 生物 多 样 性 的 保护 和 持续 利用 服务 。 2.1 现 有 生物 多 样 性 信息 系统 数据 的 局 限 性 当前 ,许多 部 门 和 地 区 都 在 建设 自身 的 资源 环境 信息 系统 ,其 中 有 许多 都 涉及 到 生物 多 样 性 的 数据 ,但 是 各 系统 的 数据 内 容 一 般 不 为 外 界 所 知 ,数据 质量 也 不 平衡 ,而 且 也 没有 统一 的 数据 格式 与 标准 及 质量 控制 规范 ,结果 导致 各 系统 之 间 无 法 进行 有 效 的 数据 交换 及 共享 。 此 外 ,各 个 应 用 系统 一 般 无 法 及 时 准确 地 更 新 数据 ,使 得 系统 数据 只 是 对 历史 情况 的 反映 ,难以 表现 最 新 变化 的 情况 ,不 符合 管理 与 决策 对 实时 数据 的 要 求 。 最 后 ,许多 生物 多 样 性 信息 还 停 留 在 表面 的 数据 收集 上 ,缺乏 对 数据 更 深层 次 的 模型 分 析 。 2.2 现 有 生物 多 样 性 信息 系统 技术 条 件 的 不 足 目前 ,由 于 技术 或 方法 的 限制 , 现 有 的 一 些 基 于 微机 平台 的 生物 多 样 性 信息 系统 有 的 只 涉 EMS : EF GIS 的 生物 多 样 性 信息 系统 的 设计 » hy. 及 个 别 生 物 分 类 等 级 ,而 无 法 代表 生物 多 样 性 的 总 体 ; 有 的 则 单方 面 侧重 管理 信息 系统 或 地 理 信息 系统 ,而 没有 将 这 两 者 有 机 结合 , 且 缺 乏 实用 的 功能 支持 ,这 样 的 系统 只 能 部 分 地 实现 生 物 多 样 性 信息 处 理 功 能 。 国 家 有 关 部 委 已 经 或 正在 建设 之 中 的 生物 多 样 性 信息 和 监测 网 络 ( 表 1) ,虽然 能 够 提供 全 国 范围 内 有 关 生 物 多 样 性 的 信息 交流 ,但 是 由 于 其 运行 的 软 硬 件 平台 价格 晶 贵 , 且 侧 重 提供 信息 查询 检索 功能 ,而 缺乏 基层 单位 管理 及 研究 人 员 在 实际 工作 中 需要 的 管理 决策 功能 。 所 以 ,开发 以 微机 为 平台 的 ,具备 一 定 模型 和 管理 模块 的 生物 多 样 性 信息 系 统 已 威 为 当务之急 。 表 1 已 经 或 正在 建立 的 国家 部 委 有 关 生 物 多 样 性 信息 及 监测 网 络 单位 网 络 名 称 信息 内 容 林业 部 森林 资源 监测 中 心 森林 和 野生 动物 农业 部 农业 环境 监测 网 络 农业 生态 环境 农业 部 农作物 遗传 信息 数据 库 作物 种 质 资源 国家 环保 局 全 国 环境 污染 监测 网 环境 污染 及 生态 环境 中 国 科学 院 中 国生 态 研 究 网 络 生态 环境 与 资源 研究 中 国 科学 院 生物 多 样 性 研究 和 信息 管理 生物 多 样 性 信息 国家 海洋 局 海洋 生态 信息 网 海洋 生态 环境 国家 海洋 局 海洋 生物 多 样 性 信息 中 心 海洋 生物 多 样 性 资源 2.3 微机 用 户 的 生物 多 样 性 信息 系统 本 文 以 上 海地 区 生物 多 样 性 作为 研究 实例 ,设计 开发 了 一 套 实用 的 基于 GIS 的 生物 多 样 性 信息 系统 。 该 系统 结合 了 数据 库 管 理 系统 ,管理 信息 系统 、 地 理 信息 系统 及 多 媒体 技术 等 手 段 , 以 基层 单位 为 用 户 对 象 ,微机 软 硬 件 平台 为 基础 ,从 而 可 以 对 空间 数据 、 属 性 数据 及 多 媒体 数据 等 各 种 形式 的 生物 多 样 性 数据 进行 分 析 处 理 。 该 系统 在 实现 基本 的 数据 管理 基础 上 ,还 提供 了 实用 的 数学 模型 与 空间 分 析 功 能 ,以 及 一 些 工 具 模块 ,这 些 功 能 通过 友好 的 界面 提供 给 用 户 ,从 而 为 生物 多 样 性 的 分 析 研 究 和 管理 决策 提供 完善 的 服务 。 3 生物 多 样 性 信息 系统 的 技术 条 件 及 系统 分 析 建设 生物 多 样 性 信息 系统 不 仅 需 要 完善 的 基础 数据 ,而 且 还 需要 先进 的 计算 机 软 硬 件 系 统 ,目前 用 得 最 多 的 技术 手段 有 数据 库 管 理 系统 (DBMS) fa BAK (GIS). SRA RK 网 络 等 〈( 表 2)。 同 时 还 需要 全 面 分 析 生 物 多 样 性 信息 的 来 源 及 结构 ,并 对 这 些 数据 进行 分 析 “与 处 理 的 过 程 ,进一步 联系 用 户 对 该 系统 的 要 求 , 从 而 明确 系统 设计 的 基础 和 依据 。 表 2 生物 多 样 性 信息 系统 常用 技术 手段 及 其 功能 数据 库 技 术 决策 支持 系统 ”地理 信息 系统 专家 系统 多 媒体 技术 网 络 技术 属性 数据 操作 ”分 析 与 决策 “空间 数据 分 析 ”知识 与 智能 ”视频 音频 信息 ”数据 传输 共享 3.1 属性 数据 库 及 其 管理 技术 数据 库 技 术 用 来 对 生物 多 样 性 的 属性 数据 进行 输入 输出 存储 管理 ` 组 织 分 类 以 及 检索 统 计 等 操作 。 在 此 基础 上 ,还 可 以 对 生物 多 样 性 数据 结合 以 各 种 分 析 模 型 .查询 汇总 等 ,从 而 完 成 生物 多 样 性 管理 决策 所 需 信 息 的 收集 整理 分 析 评 价 ,在 一 定 程度 上 辅助 决策 。 3.2 空间 数据 库 及 其 管理 技术 上 述 数据 库 技 术 方法 主要 针对 属性 数据 ,而 生物 多 样 性 ,特别 是 生态 系统 多 样 性 和 物种 多 样 性 ,都 存在 着 复杂 的 空间 结构 与 动态 分 布 。GIS 以 空间 数据 为 基础 ,采用 空间 分 析 方 法 对 各 种 空间 现象 进行 处 理 ,从 而 给 生物 多 样 性 空间 信息 管理 提供 高 效 的 决策 支持 。 - 418. * 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 3.3 多 媒体 与 网 络 支 持 技 术 除 上 述 外 ,生物 多 样 性 还 有 许多 其 他 信息 形式 ,例如 图 像 声 频 与 视频 等 ,迅速 发 展 的 多 媒 体 技术 恰好 为 处 理 这 些 信息 提供 了 强大 的 工具 。 生 物 多 样 性 信息 来 源 广 泛 , 如 果 要 有 效 地 实 现 数据 的 集成 与 共享 ,必需 建立 一 个 开放 的 、 可 扩展 的 信息 系统 ,因此 生物 多 样 性 信息 系统 的 设计 应 具有 和 良好 的 网 络 接口 。 3.4 数据 的 分 析 及 处 理 CANES HER UKM LSAT HRD RAMEE TH 及 定性 分 析 为 主 ,这 些 方式 已 不 能 适应 处 理 分 析 大 批量 数据 的 要 求 。 因 此 ,生物 多 样 性 信息 系 统 的 设计 应 充分 考虑 上 述 情况 ,将 属性 数据 与 空间 数据 有 机 结合 , 附 以 多 媒体 及 网 络 支持 ,使 用 户 可 以 通过 简易 的 查询 分 析 手 段 得 到 日 常 工作 中 所 需 的 各 类 信息 (文字 、 地 图 及 图 像 等 ) , 结 合生 物 多 样 性 数学 模型 与 空间 分 析 模 型 ,还 可 得 到 关于 生物 多 样 性 的 定量 分 析 结 果 。 3.5 用 户 要 求 “适用 于 基层 自然 保护 管理 部 门 (如 省 市 级 环保 局 林业 局 及 自然 保护 区 等 ) ,以 及 自然 博物 馆 、 民 间 自 然 保 护 组 织 等 单位 管理 人 员 使 用 的 生物 多 样 性 信息 系统 ;应 满足 其 以 微机 软 硬 件 平 台 为 主 的 日 常 管理 决策 的 工作 需求 。 所 以 ,系统 应 具备 友好 的 用 户 界 面 , 使 那些 对 计算 机 技术 不 其 了解 的 人 员 也 能 简便 迅速 地 学 习 使 用 。 此 外 ,系统 还 能 提供 生动 直观 的 多 媒体 效果 ,以 及 各 种 报表 、 图 像 和 地 图 输出 功能 。 最 后 ,系统 设计 还 应 考虑 生物 种 属 检索 表 、 有 关 生 物 多 样 性 的 文本 资料 检索 等 实用 功能 。 对 于 地 方 科研 院 所 的 研究 教学 人 员 ,信息 系统 还 应 进一步 提供 某 些 数学 模型 分 析 功 能 ,以 满足 其 研究 教学 的 需要 。 4 上 海地 区 生物 多 样 性 信息 系统 软件 设计 我 们 选取 上 海地 区 湿地 的 生物 多 样 性 资源 作 研究 实例 ,其 地 域 范围 主要 从 崇明 东 滩 至 奉 贤 滩 涂 ,面积 约 40000 hm 。 该 地 区 生态 环境 复杂 ,包括 淡水 湖泊 、 微 咸 水 沼 泽 及 潮 间 带 滩涂 等 多 种 湿地 类 型 ,生物 多 样 性 资源 非常 丰富 ,特别 是 每 年 有 一 百 多 种 迁徙 鸟 类 在 此 地 越冬 或 作 为 迁徙 途中 的 驿站 受到 国内 外 自然 保护 工作 者 的 关注 ( 陆 健 健 ,1988)。 另 一 方面 ,上 海地 区 高 强度 的 经 济 开发 ,常常 改变 许多 珍稀 物种 的 栖息 地 。 因 此 ,建立 上 海地 区 湿地 生物 多 样 性 信 息 系 统 , 可 对 其 生物 多 样 性 资源 管理 起 到 重要 作用 。 表 3 属性 数据 内 容 分 类 自然 及 社会 环境 生态 系统 多 样 性 物种 多 样 性 自然 保护 参考 文本 土壤 名 称 中 文 及 拉丁 名 利用 模式 国家 法 规 气候 态 系统 等 级 分 布 开发 强度 国际 公约 Hh J Hh et 分 布 数量 资源 丰富 度 描述 性 文本 流域 特征 面积 分 类 学 管理 方式 管理 文件 环境 污染 植物 群落 等 级 指标 参考 文献 人 口 数 量 景观 受 威胁 程度 资源 利用 动 植物 区 系 相对 重要 性 土地 利用 现状 及 趋势 意义 及 价值 4.1 信息 系统 数据 库 的 建立 信息 系统 的 数据 来 源 于 我 们 多 年 来 对 上 海 生物 资源 的 调查 研究 ,及 有 关 历 史 资料 〈 陆 健 健 ，1988 ,1990 ,1996a,1996b;Lu, J. ，1996; 上 海 市 海岸 带 和 海 涂 资源 调查 组 ，1987)。 种 多 样 性 信息 为 例 ,我 们 参考 了 世界 自然 保护 监测 中 心 (WCMC) 有 关 世 界 生 物 多 样 性 信息 中 央 贮 存 库 中 物种 数据 的 内 容 (麦克 尼 利 ,1991) ,并 结 oo EMS : EF GIS 的 生物 多 样 性 信息 系统 的 设计 * 419 - 设计 的 需要 ,制定 了 物种 多 样 性 基础 数据 的 内 容 与 格式 ,其 他 项 目的 生物 多 样 性 属性 数据 库 也 用 类 似 的 形式 存储 在 Foxpro 数据 库 软件 中 ( 表 3)。 原 型 系统 约 包 含 物种 记录 1000 条 ,景观 生 态 及 生物 群落 记录 近 百 条 ,每 条 记录 约 含 10 个 字段 。 空间 数据 “Horan mace ae on ace | | 物种 分 布 | 遗传 结构 Ce ee | Cd eee : beitesidicres 和 NT Ay Ae Al 系统 逻辑 结构 空间 数据 主要 依据 上 海地 区 自然 环境 社会 人 文 、. 农 业 水 产 及 生物 资源 的 分 布 与 区 划 图 ， 其 底 图 为 1;450000 上 海 行政 区 划 图 ,将 它们 通过 MapInfo 软件 进行 数字 化 ,转换 成 空间 数据 文件 ， 多 媒体 数据 主要 是 图 像 .音频 与 视频 数据 。 图 像 包 括 自然 生态 环境 及 生物 物种 等 各 种 照片 以 及 航空 与 卫星 遥感 影像 ,经 图 像 处 理 软件 如 PhotoStyler 等 处 理 修饰 后 以 * .BMP 格式 - 420 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 存储 , 共 约 200 幅 图 像 。 音 频 信号 如 动物 的 鸣叫 声 等 ,采用 * .WAYV 格式 存储 ,视频 信号 经 视 频 压 缩 后 以 * .MPG 格式 存储 ,通过 Media Player 软 解压 设备 播放 ,可 播放 近 6 分 钟 。 4.2 信息 系统 的 远 辑 结构 系统 的 逻辑 结构 设计 是 系统 功能 实现 的 关键 。 基 于 生物 多 样 性 研究 的 特点 和 目前 的 条 件 ,选用 基于 公共 接口 模块 的 共 连 方式 进行 系统 集成 ,其 结构 如 图 1 所 示 , 本 系统 包括 三 个 层 次 :系统 初始 化 .系统 内 核 和 用 户 界 面 ,它们 之 间 存 在 着 直接 或 间接 的 相互 作用 。 生 物 多 样 性 数据 经 初始 化 后 存储 在 数据 库 或 文件 中 ,用 户 通过 系统 界面 ,由 系统 内 核实 现 对 数据 的 各 种 操 Ve ,不 同类 型 的 数据 通过 唯一 的 标识 码 (ID) 实 现 联 接 , 同 一 数据 类 型 的 不 同 层次 内 容 之 间 通 过 结构 化 查询 语言 (SQL) 生 成 。 对 于 网 络 实现 ,可 将 原型 系统 数据 库 中 的 数据 分 布 式 地 存放 在 服务 器 上 ,客户 机 与 服务 器 之 间 通 过 开放 数据 库 连 接 (ODBC) 方 式 相 连 ,用 户 只 需 运行 客户 端口 程序 。 4.3 信息 系统 的 实现 本 生物 多 样 性 信息 系统 的 原型 系统 的 实施 集成 了 当前 信息 技术 的 最 新 成 果 , 它 运行 于 Windows’95 加 挂 中 文 之 星 2.$+ 的 平台 上 。 数 据 库 软件 为 Foxpro 2.5,GIS 软件 为 MapInfo Profsssional ,开发 工具 为 Delphi 2.0, 软 件 之 间 使 用 面向 对 象 技术 混合 编程 实现 。 对 于 属性 数 据 库 的 管理 ,通过 Delphi 的 数据 库 引 擎 (BDE) 来 实现 ,而 空间 数据 管理 ` 查 询 和 分 析 则 通过 MapInfo 实现 。 系统 运行 时 ,建立 动态 数据 交换 (DDE) ,用 户 通过 Delphi 应 用 程序 的 交互 式 界 面 ( 即 客 户 机 (DDE Client) ) 发 出 请 求 ,MapInfo( 即 服务 器 (DDE Server) ) 响 应 请 求 , 对 空间 数据 库 进 行 操 作 ,得 到 用 户 所 需 的 数据 ,并 将 其 返回 到 前 台 用 户 界 面 中 。 模 型 运算 通过 Delphi 实现 ,模型 运 算 允 许 用 户 交互 式 输 入 参数 ,得 到 模型 运算 结果 。 对 于 涉及 到 空间 分 布 的 模型 运算 , 则 通过 动 态 数据 交换 对 话 ,由 Delphi 应 用 程序 实现 属性 数据 运算 ,而 MapInfo 实现 空间 运算 ,并 通过 MapInfo 将 运算 结果 以 地 图 形式 输出 。 4.4 信息 系统 的 硬件 配置 原型 系统 的 硬件 设备 主要 包括 Pentium 100/16M 内 存 的 个 人 计算 机 ,以 及 HP LaserJet 4 激光 打印 机 ;照片 图 象 扫 描 采用 A4 幅面 的 HP ScanJet II-X 彩色 扫 摘 仪 进 行 ; 地 图 采用 Cal- Comp DrawingBoard 3 数字 化 仪 手 扶 数字 化 进行 。 4.5 信息 系统 的 功能 上 海地 区 生物 多 样 性 信息 系统 提供 各 种 强大 的 功能 ,以 尽力 满足 用 户 在 生物 多 样 性 研究 与 管理 中 的 需求 。 系 统 的 功能 如 图 2 所 示 , 它 首先 包括 一 些 基 本 的 功能 ,诸如 查询 、 统 计 以 及 报表 输出 等 ,从 图 中 可 以 看 出 ,这 些 功 能 还 可 以 进一步 细 分 为 许多 较 详 细 的 功能 。 此 外 ,该 系 统 还 包括 数据 维护 功能 , 即 数 据 的 动态 更 新 和 在 线 录 人 等 。 在 上 述 各 种 基本 功能 的 基础 上 ,本 系统 可 以 进一步 完成 许多 生物 多 样 性 研究 与 管理 的 实用 功能 ,这 些 功能 主要 依据 生态 学 和 生 物 多 样 性 的 一 些 基 本 知识 与 原理 ,通过 各 种 编程 实现 ,可 以 分 为 空间 分 析 功 能 ,数学 模型 分 析 ， 合 评价 以 及 实用 工具 等 。 本 及 其 缓冲 区 .生态 敏 感 区 域 及 脆弱 带 分 级 分 布 . 生 物 多 样 性 指标 分 级 及 生物 多 样 性 分 布 中 心 图 自然 保护 区 分 布 及 面积 变化 .生态 环境 保护 空白 区 域 等 等 。 数学 模型 主要 是 一 些 生 物 多 样 性 资源 及 生态 环境 模型 分 析 ,包括 多 样 性 指数 模型 运算 ( 指 EMS: EF GIS 的 生物 多 样 性 信息 系统 的 设计 和 数 与 指数 )、 分 布 面积 变化 计算 、 围 垦 开 发 变化 趋势 等 。 还 有 诸如 以 下 内 容 的 分 析 计 算 ,水 产 及 捕捞 量 ; 自 然 保 护 区 变化 趋势 ,气候 及 环境 变化 影响 等 。 用 户 还 可 以 通过 交互 界面 输入 生物 多 样 性 数据 或 选择 参数 进行 模型 运算 ,最 后 对 生物 多 样 性 资源 作出 评价 ,以 达到 管理 决策 支持 的 目的 。 区 域 /位 置 / 政 区 / 忠 离 分 类 /类 型 /组 合 /从 属 条 件 /名 称 / 指 标 / 逐 级 模糊 /任意 区 域 空间 /属性 交互 生 统计 图 表 ( 直 方 / 饼 / 柱 ) 物 统计 计算 /排序 8 # 性 数学 模型 层面 适 加 信 BD & aa 系 分 天 有 a FOB 数据 维护 打印 /给 图 仪 输出 制图 (专题 /分 布 /分 析 ) 多 媒体 ( 因 像 /音频 /视频 )| . 显示 (报表 /绘图 ) 图 2 系统 功能 结构 在 以 上 空间 及 数学 模型 分 析 的 基础 上 ,本 系统 还 提供 了 生态 环境 及 生物 多 样 性 影响 综合 评价 功能 , 它 主 要 依据 于 清单 法 、 矩 阵 法 及 释 冒 法 三 种 综合 评价 方法 (约翰 . 劳 ,1986)， 分 别 通过 查询 和 计算 ,以 及 空间 释 置 等 方式 ,将 各 种 生态 环境 及 生物 多 样 性 特征 参数 与 人 类 特定 的 资源 开发 行为 相关 联 ,得 出 其 对 生态 环境 与 生物 多 样 性 影响 的 综合 评价 。 最 后 ,实用 工具 包括 生物 种 的 种 属 检 索 表 、 专 业 名 词 解释 、 参 考 文献 .生物 多 样 性 研究 与 保护 的 法 规 文件 、 保 护 政策 及 国际 公约 等 文本 文献 。 5 结论 与 展望 上 海地 区 生物 多 样 性 信息 系统 是 基于 微机 平台 的 实 用 系统 ,适用 于 基层 单位 及 研究 人 员 该 系统 集成 数据 库 管 理 系统 .GIS 以 及 多 媒体 等 多 种 技术 ,建立 了 综合 的 生物 多 样 性 信息 管理 AG. WI ,该 系统 还 提供 了 实用 数学 模型 和 空间 分 析 工 具 , 以 满足 实际 工 作 中 所 需 的 研究 管 理 及 辅助 决策 功能 ,从 而 为 生物 多 样 性 资源 的 保护 研 究 与 持续 利用 提供 完善 服务 在 系统 设计 与 实现 过 程 同时 ,如 何 充分 地 利用 各 种 数据 源 ,特别 是 利用 遥感 数据 等 ,来 及 时 更 新 系统 数据 ,保证 系统 的 可 靠 性 与 时 效 性 ,并 进一步 实现 有 关 生 物 多 样 性 的 实时 动态 监 - 422 ， 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 测 ,将 是 今后 的 重点 研究 方向 。 此 外 ,如 何 更 有 效 地 将 模型 运算 与 空间 数据 结合 ,如 何 将 人 工 智能 模糊 逻辑 等 技术 手段 集成 到 系统 中 ,以 及 复杂 数学 模型 ,如 多 元 统计 分 析 、 系 统 动力 学 、 模糊 数学 模型 及 多 层 分 析 (AHP) 方 法 等 数学 模型 和 空间 分 析 集 成 到 系统 中 ,建立 一 个 智能 化 的 决策 支持 系统 或 专家 系统 ,并 能 与 全 国 范围 的 生物 多 样 性 信息 网 络 合理 联接 ,以 满足 用 户 研 究 与 管理 生物 多 样 性 资源 的 更 高 需求 ,将 是 有 待 进一步 研究 与 改进 之 处 。 参考 xX 献 陆 健 健 等 . 1988. 东海 北部 沿海 越冬 机 和 酌 群 落 的 初步 研究 . 生态 学 杂志 . 6: 19-23 陆 健 健 . 1990. 中 国 湿 地 . 上 海 :华东 师范 大 学 出 版 社 ,， 58-63 陆 健 健 . 1996a. 中 国 滨海 湿地 的 分 类 . 环境 导报 . (1): 1-2 陆 健 健 . 1996b. 我 国 滨海 湿地 的 功能 . 环境 导报 . (1): 41-42 马克 平 . 1993. 试 论 生物 多 样 性 的 概念 . 生物 多 样 性 . 1(1) :20- 22 麦克 尼 利 等 著 . 1990. 薛 达 元 等 译 . 1991. 保护 世界 的 生物 多 样 性 . 北京 :中 国 环境 科学 出 版 社 ，43 - 96 上 海 市 海岸 带 和 海 涂 资源 调查 组 . 1987. 上 海 市 海岸 带 和 海 涂 资 源 调查 报告 . 上 海 :上海 科 学 技术 文献 出 版 社 ，6- 89 ER. 1996. 生物 多 样 性 与 人 类 可 持续 发 展 . 中 国人 口 资源 与 环境 . 6(2): 8-10 让 ARM FEB. 1984. 萧 振 宣 等 译 . 1986. 环境 影响 分 析 手 册 . 北京 :北京 科学 技术 出 版 社 ，459 - 522 Lu, J. 1996. The status and conservation needs of Anatidae and their habitat in China. 见 中 国 乌 类 学 会 等 (主编 ). 中 国 鸟 类 学 研究 . 北京 :中 国 林业 出 版 社 ，129 - 142 THE DESIGN OF A GJIS - BASED INFORMATION SYSTEM FOR BIODIVERSITY Wang Bin! , Chen Qingming? , Lu Jianjian' (1State Key Laboratory of Estuarine and Coastal Research, East China Normal University, Shanghai 200062) (*Department of Geography, East China Normal University, Shanghai 200062) To develop a functional and effective information system is very important for conservation and sustainable use of biodiversity. Based on an analysis of the status and problems of information systems for biodiversity in our country, it is considered necessary to develop an information sys- tem for biodiversity which has some analysis models and management functions based on PC plat- form. An information system was designed based on the case study, which uses the data of biodi- versity from Changjiang estuary in Shanghai area. The imformation system synthesized the DataBase Management System (DBMS), Geographical Information System (GIS) and MultiMe- dia so that it could process the varied data forms of biodiversity. On the basis of basic data man- agement, the system provided the practical mathematical models and spatial analysis functions. Therefore, it could offer perfect services for analysis research and management decision for biodi- versity resource. Finally, some aspects of the system were discussed such as the application value and the points remained to be improved. The development direction of information system for bio- diversity in the future was pionted out. Key words: Design of information system for biodiversity, Geographical information system (GIS) , Database management syetem (DBMS), Mathematical model 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 ~ 4a» 中 国 农作物 遗传 多 样 性 信息 管理 系统 KEY BRE RE (中 国 农业 科学 院 作物 品种 资源 研究 所 ,北京 100081) 摘要 ”本文 主 要 闸 述 农作物 遗传 多 样 性 的 重要 性 ,国家 种 质 库 ( 国 ) 种 质 存 贮 的 状况 和 数据 采 集 \ 规 范 \ 基 础 数据 库 及 信息 管理 系统 的 特点 和 功能 。 KEW 农作物 RESHHR HEE 信息 管理 系统 农作物 遗传 多 样 性 是 植物 遗传 多 样 性 的 重要 组 成 部 分 ,是 人 类 食物 .药物 和 工业 原料 等 作 物 改 进 的 基因 来 源 。 它 涉及 粮食 纤维、 油料 、 糖 料 \ 饲料 绿肥 蔬菜、 果树 药材、 花卉 ,及 其 他 一 切 栽 培植 物 过 去 和 现在 的 栽培 品种 ,野生 亲缘 植物 以 及 遗传 材料 。 据 初步 统计 ,我 国 栽培 的 作物 有 600 种 ,其 中 粮食 作物 30 多 种 、 经 济 作物 约 70 种 ,果树 约 110 多 种 ,蔬菜 120 RH, KH 草 约 50 种 ,绿肥 约 20 种 ,花卉 130 余 种 ,主要 栽培 药材 约 50 余 种 。 各 种 作物 的 品种 总 数 已 达 到 35 万 份 。 起 源 于 我 国 的 作物 约 有 200 余 种 ,它们 具有 丰富 的 野生 种 和 野生 亲缘 植物 ,已 受 到 全 世界 的 瞩目 。 通过 七 五 和 “ 八 五 "的 两 个 五 年 计划 的 科技 攻关 ,我 国 对 已 收集 的 5 万 份 作 物种 质 资 源 进行 农艺 性 状 、 品 质 、 抗 逆 、 抗 病 初步 鉴定 评价 ,并 繁殖 更 新 人 库 或 人 转 长 期 保存 。 凡 以 种 子 保 存 均 贮 存在 中 国 农 业 科学 院 国家 长 期 种 质 库 ( - 18") 和 青海 西宁 国家 复 份 种 质 库 (-10 TC) 内 。 凡 以 种 茎 、 块 根 和 植株 保存 的 均 建 立国 家 种 质 转 保 存 。 现 已 建立 了 31 个 多 年 生 和 无 性 繁 殖 作 物 的 种 质 转 ,2 个 试管 苗 库 。 目 前 人 库 保 存 的 种 质 是 利用 低温 干燥 的 人 工 环境 ,使 其 个 体 在 所 生存 的 环境 中 保持 其 遗传 完整 性 (genetic integrity) ,有 高 的 活力 (vigor) ,能 通过 繁殖 将 其 遗传 性 传递 下 去 。 人 库 和 人 围 保 存 的 每 一 份 种 质 都 拥有 一 份 有 价值 的 数据 ,这 些 数据 由 “七 五 和“ 八 五 " 参 加 攻关 的 相应 作物 的 专题 主持 单位 ,按照 全 国 要 求 ,提供 给 国家 种 质 资源 信息 中 心 。 以 此 数据 为 基础 ,建立 了 农作物 遗传 多 样 性 信息 管理 系统 。 下 面 着 重 介 绍 国家 农作物 遗传 多 样 性 数据 采集 规范、 基础 数据 库 及 信息 管理 系统 的 特点 和 功能 。 1 农作物 遗传 多 样 性 数据 的 采集 和 规范 1.1 数据 采集 “七 五 ”> 和“ 八 五 ”凡是 提供 给 国家 种 质 资源 信息 中 心 的 各 种 作物 特性 评价 数据 ,都 是 在 国 家 统一 规划 下 ， 有 组 织 的 在 全 国 范围 内 进行 的 。 鉴 定 的 项 目 是 依 其 重要 性 ,专家 评审 后 确定 的 。 鉴 定 的 方法 和 技术 是 在 对 国内 外 多 种 鉴定 方法 对 比分 析 的 基础 上 , 征求 国内 有 关 学 术 权 威 专家 意见 而 统一 的 。 在 组 织 实施 时 ,对 承担 各 种 作物 的 评价 鉴定 单位 都 有 明确 的 职责 要 求 ， 规定 了 计划 任务 和 考核 目标 。 每 年 主持 单位 都 要 到 现场 考察 总结 检查 ， 及 时 解决 出 现 的 技 术 问 题 。 因 此 我 国 农 作物 遗传 资源 多 样 性 评价 鉴定 数据 的 采集 工作 是 十 分 严肃 认真 的 ,数据 是 准确 可 信 的 。 1.1.1 作物 植物 学 形态 和 农艺 性 状 评价 鉴定 数据 植物 学 形态 和 农艺 性 状 是 农作物 的 基本 性 状 。 目 前 提供 给 国家 的 是 在 原 产地 或 相 适 应 的 - 424 - 张 贤 珍 等 :中 国 农作物 遗传 多 样 性 信息 管理 系统 生态 区 23 年 的 观察 值 , 即 要 求 农 艺 性 状 的 数据 要 在 正常 生长 情况 下 取得 的 ,并 以 农艺 性 状 为 基础 ,汇编 成 各 种 作物 的 全 国 种 质 资 源 目录 ,作为 国家 种 质 库 长 期 库 的 名 录 , 凡 未 编 人 目录 者 一 律 不 得 存 人 国家 种 质 资源 数据 库 。 1.1.2 作物 品质 鉴定 的 数据 品质 鉴定 是 由 省 农 科 院 作物 品质 分 析 中 心 按 统一 规定 分 析 方 法 进行 的 。 鉴 定 的 项 目 是 以 作物 基本 营养 成 分 为 主 , 例 如 ,水稻 \ 小 麦 、 玉 米 \ 高 梁 \ 谷 子 \ 大豆 、 食 用 豆 等 主要 作物 分 析 了 粗 BAH. REM MAR ,部 分 作物 还 分 析 了 19 种 氨基 酸 。 还 有 非 营 养 成 分 和 加 工 品 质 ， 例如 水 稻 分 析 了 糊 化 温度 、 胶 稠度 ,小麦 分 析 了 沉淀 值 和 硬度 ,大麦 分 析 了 全 粉 浸出 物 、 糖 化 力 \ 水 敏 性 等 。 1.1.3 作物 抗 逆 性 鉴定 数据 病虫害 是 农作物 生产 的 一 个 重要 的 威胁 因素 。 规 定 各 单位 在 统一 的 菌 种 \ 虫 源 、 接 种 方法 的 条 件 下 ,对 常见 病害 进行 鉴定 。 例 如 水 称 鉴 定苗 瘟 、 白 背 飞 乱 、 褐 稻 虱 、 纹 枯 病 、 稻 瘦 纹 。 小 麦 鉴定 条 锈 、 杆 锈 . 叶 锈 AO RE PE. EXER DM REM AS. 数据 采集 主要 是 由 我 国 省 级 农业 科学 研究 单位 和 中 国 农业 科学 院 院 属 各 种 作物 的 研究 所 在 统一 目标 任务 下 ,用 统一 的 鉴定 技术 与 方法 ,由 统一 组 织 系 统 承担 实施 的 。 这 充分 显示 了 我 国 农作物 遗传 资源 多 样 性 数据 采集 已 建立 了 全 国 性 的 网 络 ,进入 了 国家 管理 阶段 。 1.2 数据 规范 化 处 理 考虑 到 数据 库 总 体 结 构 在 相当 长 时 期 内 具有 完整 性 、 准 确 性 、\ 稳 定性 和 先进 性 ,数据 的 摘 述 体系 必须 规范 化 、 标 准 化 , 它 既 要 忠实 而 又 科学 地 处 理 我 国 农业 科学 工作 者 辛勤 劳动 积累 的 大 量 原始 资料 ,又 要 积极 地 向 国际 组 织 制 定 的 标准 靠近 。 因 此 我 们 建立 数据 库 之 前 ,综合 分 析 了 数 十 万 份 农作物 的 评价 资料 ,参考 了 国际 植物 遗传 资源 委员 会 (IBPGR) 公布 的 作物 描述 符 表 (Descriptors list) ,研究 了 国内 外 作物 种 质 资源 数据 录 和 格式、 数据 库 系 统 的 设计 的 方法 、 原理 、 工 作 流 程 和 运行 环境 。 在 此 基础 上 研究 制定 了 我 国 农 作物 品种 资源 信息 处 理 规 范 。 这 部 规范 包括 四 大 部 分 ,第 一 部 分 为 农作物 数据 库 及 数据 结构 规范 , 它 用 简洁 明晰 的 计算 机 语言 和 代码 确切 地 反映 各 种 农作物 基本 属性 鉴定 项 目 及 其 数据 结构 。 代 码 层次 清楚 ,排列 有 序 ; 第 二 部 分 为 计算 机 录 人 标准 和 代码 说 明 ; 第 三 部 分 为 字段 名 和 代码 的 中 英文 对 照 表 ; 第 四 部 分 是 录 人 标准 及 代码 的 英文 说 明 。 这 套 规 范 具 有 中 英文 两 种 版 本 ,以 便于 国际 种 质 信 息 交 流 ， “七 五 "和 "“ 八 五 "期 间 我 们 就 是 按 这 套 规 范 处 理 农作物 遗传 资源 多 样 性 数据 。 2 国家 农作物 遗传 多 样 性 信息 系统 “七 五 "和 "“ 八 五 "期 间 ,通过 全 国 12 个 单位 的 联合 攻关 , 现 已 建成 了 160 种 作物 33 万 份 种 质 信 息 、2000 万 个 数据 项 值 国家 农作物 遗传 多 样 性 信息 系统 。 该 系统 包括 7 个 基础 数据 库 ,8 个 功能 模块 ,系统 是 以 C 语言 和 Foxpro 联合 编程 实现 的 。 2.1 基 础 数据 库 2.1.1 国家 种 质 库 管 理 数 据 库 该 库 拥 有 141 种 作物 30.65 万 份 种 质 , 其 中 大 田 作 物 59 种 28.25 万 份 种 质 ,蔬菜 82 种 作 物 2.4 万 份 种 质 。 它 包括 种 子 人 库 登 记 、 清 选 、 发 芽 、 干燥 、 包装、 人 库 过 程 中 的 各 类 信息 。 这 些 信 息 有 助 于 国家 种 质 库 的 管理 和 种 子 生 活力 监测 ,以 便 有 计划 地 进行 繁殖 更 新 ,也 是 对 种 子 保存 的 农作物 遗传 多 样 性 进行 保护 的 重要 信息 。 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 “2 me ——————ee ee eee eee 一 一 一 2.1.2 国家 青海 复 份 种 质 库 管理 数据 库 该 库 拥 有 141 种 作物 30.54 万 份 种 质 244 万 个 数据 项 值 的 信息 , 它 包 含 由 北京 转移 至 青 海 种 质 库 种 质 的 活力 测定 、 转 移 时 间 、 种 子 重量 存放 青海 库 箱 号 及 库 位 等 数据 ,为 青海 复 份 种 质 库 的 管理 和 监测 提供 信息 。 2.1.3 农作物 遗传 特性 评价 数据 库 该 库 拥 有 160 种 作物 33 万 份 种 质 , 它 包括 种 质 的 基本 情况 植物 学 形态 ROR BR 抗 病 、 抗 逆 、 细 胞 学 、 分 子 学 及 其 他 特征 特性 鉴定 的 数据 。 这 些 信 息 保 证 了 保存 在 国家 种 质 库 《图 ) 的 每 一 份 种 质 有 一 份 有 价值 的 数据 , 它 可 为 拓宽 遗传 基因 的 利用 范围 和 生物 多 样 性 的 保 护 提 供 可 靠 信 息 。 2.1.4 多 年 生 野 生 园 管理 数据 库 该 库 拥 有 1.114 万 份 种 质 ,13.4 万 个 数据 项 值 的 信息 , 它 包括 人 轩 保 存 的 水 生 蔬 菜 .野生 稻 、\ 芝 麻 、 野 生花 生 \ 茶 、 桑 等 国家 野生 国保 存 的 种 质 特 性 评价 鉴定 的 数据 ,这 些 数据 可 为 多 年 生 作 物 的 保存 和 繁殖 更 新 提供 依据 。 2.1.5 主要 粮食 作物 和 部 分 经 济 作物 优异 种 质 特 性 评价 鉴定 数据 库 该 库 拥有 1 万 份 种 质 30 万 个 数据 项 值 的 信息 。 它 包含 一 项 或 多 项 优异 特性 的 种 质 在 不 同年 度 和 不 同 生态 区 评价 鉴定 的 数据 ,一般 有 两 年 或 三 年 的 结果 ,这 些 数 据 将 有 助 于 亲本 的 选 择 和 种 质 资源 的 深入 研究 和 利用 。 2.1.6 PHE SHARE E BERUA TRAN RRC OCH 10 CH PHEAN. ARREAHT HE 250 g 以 ER MURA 9617 3,500 g 以 上 的 种 质 有 4276 份 。 国 内 外 交换 作物 种 子 时 可 随时 登记 造 册 ， 该 库 可 向 有 关 部 门 提供 种 子 交 换 的 情况 ,以 及 中 期 库 需 要 繁 种 更 新 的 信息 。 2.1.7 国内 外 种 质 交 换 数 据 库 该 库 拥 有 60 种 作物 12 万 份 种 质 ,每 份 引进 的 种 质 包 含 作 物 类 别 、 名 称 ` 引 入 国家 .引信 时 Fe) 、 试 种 地 点 及 初步 试 种 的 情况 。 每 份 对 外 提供 的 种 质 包含 作物 类 别 、 名 称 、 提 供 的 国家 、 提 供 的 时 间 及 主要 特性 等 ,该 库 可 随时 为 国内 外 种 质 交换 提供 信息 。 2.2 信息 管理 系统 中 国 农作物 遗传 多 样 性 信息 管理 系统 有 8 个 功能 模块 (图 1) ,用 Foxpro 和 C 语 言 联合 编 程 实现 的 。 系 统 适 用 于 不 同 作 物 和 不 同类 型 的 数据 结构 ,各 单项 作物 数据 库 和 各 功能 模块 既 可 相对 独立 , 即 水 稻 、 麦 类 、 杂 粮 、 棉 麻 、 油 料 .蔬菜 .果树 和 其 他 经 济 作物 的 数据 库 可 独立 运行 ， 合 起 来 又 成 为 综合 性 、 多 功能 、 中 英文 两 用 的 农作物 遗传 多 样 性 信息 管理 系统 。 系 统 既 可 以 进 行 信息 检索 BW Sit AP ,还 可 以 结合 种 质 资源 研究 的 需要 对 数据 进行 加 工分 析 , 将 数据 处 理 扩 展 到 对 数据 库 中 的 数据 的 整体 特征 进行 认识 ,从 而 获得 一 些 与 数据 库 相 吻合 的 宏观 知 识 , 以 提高 种 质 资源 信息 的 利用 率 。 同 时 还 利用 图 形 和 图 像 技术 ,研制 了 作物 种 质 资源 电子 地 图 系统 、 染色 体 图 像 分析 系 统 、 同 工 酶 谱 图 像 分 析 系 统 等 。 这 些 系 统 的 建立 为 进一步 研究 农 作 物 遗 传 资 源 主 要 特性 的 地 理 分 布 和 建立 基因 文库 商定 了 基础 。 下 面 简要 概述 系统 功能 。 2.2.1 管理 系统 具有 较 强 的 移植 和 互 连 的 功能 数据 库 管 理 系 统 可 在 DOS 或 Windows 操作 系统 上 运行 。 目 前 管理 系统 可 以 对 上 述 7 个 基础 数据 库 进 行 集中 管理 和 查询 。 该 系统 为 异 构 数 据 库 的 互 连 和 移植 到 UNIX. XENIX 操作 系统 奠定 了 良好 的 基础 张 贤 珍 等 :中 国 农作物 遗传 多 样 性 信息 管理 系统 « 426.* Sy XC BY GB al BENE B23 rudd! 加 ¥SGWGS SEM AC B® SEER 34 BW hk Hh BF eh HRY | hbk Gy ook S UE A BE BB 2G G8 Be [ok HS OH Wek HiswHeeyH HH Ls te 2 BI aan wH EET EEL ION FSW haay Seat Be 7) a eHeue se! BHURUH HE GEGLA2ARAE - | GEOHLS REY HRY - GZ 1A £5 Ba ee OF ST ES - GE AGERH BH - GSH - | (FHREH® | A Uf Lie 5 GB We See ek OH Fh Hy WEE AY LF I - As (FS £5 GB RES Ok ook Se YA ck AR BR I bk ep 2 ， GE AGRE - GEEBABR - GERRARD aay oh HHRRAWHAAYY Eo Vep Xt iff BEES | ‘ 2g te 1 Bd WH we | | yy 4a 24 OB slide eA ch RY Wiley ie TK 3 i oe & = 1 4d Be BY 24 td 3 BH ch — 1d sk 1S ch 一 一 Id Bt Bh LY BEC Bh cp (bk O91 HBA FS S$ tkh—HB) APR MBA AW aS a BE at B Wee Be Acs bk Mit Ha 2 EB 言 息 管理 系统 体系 结构 中 国 农作物 遗传 多 样 性 1 图 1 2.2.2 具有 作物 品种 系谱 分 析 功 能 以 小 麦 和 水 舟 选 育 品 种 为 对 象 ,建立 了 小 麦 和 水 稻 品 种 系谱 分 析 系 统 。 该 系统 可 以 查找 小 麦 、 小 稻 选 育 品种 的 特征 特性 ,追踪 各 个 世代 的 亲本 ， 计算 选 配 率 ， 分析 系谱 结构 ,绘制 系 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 2 谱 图 ,该 系统 有 助 于 防止 盲目 选 配 和 重复 选择 亲本 ,提高 育种 效率 。 2.2.3 具有 农作物 种 质 资 源 亚 种 以 下 变种 和 类 型 的 分 类 功能 为 解决 大 量 复杂 的 、 综 合 性 强 的 农作物 种 质 特 性 评价 数据 的 分 类 问题 ,系统 具有 对 亚 种 以 下 变种 和 类 型 的 分 类 功能 。 该 系统 通过 建立 种 质 分 类 专家 知识 库 ,确定 亚 种 以 下 的 分 类 字段 、 分 级 标准 和 分 类 字段 的 优先 级 ,再 利用 种 质 特性 评价 数据 库 ,可 以 迅速 地 划分 亚 种 以 下 的 变种 和 类 型 。 2.2.4 具有 划分 农作物 表 型 遗传 多 样 性 地 理 类 型 的 分 析 功 能 ”系统 所 具备 的 划分 农作物 表 型 遗传 多 样 性 地 理 类 型 的 分 析 功 能 ,也 是 建立 在 专家 知识 库 的 基础 上 。 在 专家 确定 表示 某 种 作物 生物 多 样 性 特性 字段 的 基础 上 ,对 某 些 性 状 的 表 型 进行 分 级 ,统计 每 个 地 区 、 每 个 字段 各 种 级 别 出 现 的 频率 ,然后 计算 生物 多 样 性 的 指数 ,并 进行 差异 显著 性 检验 ,以 此 来 判断 生物 多 样 性 表 型 的 地 理 类 型 ,为 探求 作物 种 质 的 富 集中 心 提 供 依据 。 2.2.5 图 形 分 析 功 能 为 了 将 大 量 复杂 的 农作物 遗传 多 样 性 的 数字 信息 转换 成 直观 、 易 于 理解 、. 可 重复 分 析 且 以 图 形 形 式 表示 的 画面 呈现 在 屏幕 上 ,或 输出 到 打印 机 或 激光 机 上 ,我 们 设计 了 多 变量 种 质 特性 图 形 分 析 系 统 。 该 系统 可 以 对 各 种 作物 来 源 于 或 原 产 于 不 同 地 区 或 不 同 级 别 相 对 应 的 质量 性 状 或 数量 性 状 的 统计 结果 ,用 图 形 方 式 绘制 在 各 种 坐标 图 上 ,使 种 质 资源 工作 者 可 以 从 一 张 浓 缩 的 图 形 上 一 目 了 然 地 看 到 成 千 上 万 份 种 质 所 表现 的 特征 特性 ,这些 工 作为 继续 进行 优异 种 质 资源 和 遗传 多 样 性 的 研究 提供 了 数据 分 析 平 台 。 2.2.6 染色 体 和 同 工 酶 图 像 分 析 功 能 种 质 资源 的 研究 已 经 进入 到 细胞 和 分 子 水 平 , 其 中 重要 的 研究 对 象 就 是 细胞 染色 体 和 各 种 活性 酶 。 染 色 体 作为 遗传 物质 的 载体 ,其 核 型 分 析 、 分 带 、 互 换 、 杂 交 等 技术 的 进展 ,为 人 为 控制 种 质 资源 遗传 特性 开辟 了 广阔 的 前 景 。 利 用 生物 化 学 方法 分 析 同 工 酶 酶 谱 , 作 为 遗传 信 息 表达 的 指标 来 研究 高 等 植物 不 育 的 遗传 本 质 , 鉴 定 作物 品种 是 否 存在 抗 病 、 抗 道 特性 的 基 因 , 以 及 划分 属 种 之 间 的 类 别 ,为 人 们 探求 作物 的 生理 机 制 提供 研究 途径 。 但 是 从 事 染 色 体 和 同 工 酶 分 析 的 研究 人 员 都 深 知 手工 操作 艰苦 性 和 繁杂 性 。 因 此 利用 计算 机 图 像 识 别 技术 改进 种 质 资源 细胞 、 分 子 水 平 的 研究 手段 已 势 在 必 行 。 从 1992 年 开始 研制 染色 体 和 同 工 酶 图 像 分 析 系 统 ,经 过 三 年 多 的 工作 ,已 研制 成 功 了 染色 体 和 同 工 酶 图 像 分 析 系 统 ,该 系统 是 用 CBA 设计 ,有 28000 条 源 程 序 ,可 以 在 DOS 和 Windows 操作 系统 下 运行 。 该 系统 建成 后 已 成 功 地 对 1000 多 份 小 麦 \ 大麦、 谷子 荞麦 、 籽粒 苋 等 作物 染色 体 和 同 工 酶 进行 了 分 析 ,改变 了 手工 剪 EAR 配对 、 绘 制 模式 图 .计算 各 种 参数 等 落后 的 工作 方式 ,提高 了 种 质 资源 在 细胞 和 分 子 水 平 上 的 研究 水 平和 工作 效率 。 2.2.7 绘制 种 质 资源 地 理 分 布 图 的 功能 种 质 资源 数据 是 具有 空间 内 涵 的 地 理 数 据 ,为 建立 种 质 资源 地 理 信息 系统 提供 了 基础 条 件 。 我 们 在 分 析 中 国 作 物种 质 资源 信息 系统 数据 的 基础 上 ,利用 图 形 技术 ,建立 了 中 国 作物 种 质 资源 电子 地 图 系统 。 该 系统 是 建立 在 Microstation PC 4.03 基础 上 的 。 它 包含 中 国 行政 单 位 省 地、 县 基础 数据 库 ,中 华人 民 共 和 国 1:400 万 比例 的 地 图 信息 库 , 原 产地 资源 份 数 统计 结 果 数 据 库 以 及 原 产 地 经 纬度 统计 数据 库 。 在 建立 以 上 4 个 数据 库 的 基础 上 ,再 按 双 标 准 纬 线 等 面积 圆锥 投影 将 经 纬度 值 转换 成 地 图 坐标 值 ,绘制 成 种 质 资 源 地 理 分 布 图 。 现 已 利用 该 系 统 绘制 了 135 幅 不 同 数量 级 别 的 点 值 分 布 图 ,135 幅 1 xf1 经 纬 网 格 种 质 资 源 密 度 分 布 图 ,出 + 428 > 张 贤 珍 等 :中 国 农作物 遗传 多 样 性 信息 管理 系统 版 了 用 中 英文 描述 的 《中 国 主要 作物 种 质 资源 地 理 分 布 图 集 》。 该 系统 的 建立 为 进一步 研究 各 种 作物 种 质 特性 评价 数据 的 空间 分 布 和 生物 多 样 性 富 集中 心 葛 定 了 基础 。 2.2.8 国际 植物 遗传 资源 信息 交换 的 功能 由 于 各 国 使 用 的 语言 、 信 息 记 载 标准 \ 存 贮 格式 和 计算 机 软 硬 件 系统 的 差异 ,使 得 植物 遗 传 资源 信息 交换 非常 困难 ,从 而 影响 了 植物 遗传 资源 信息 国际 间 交 换 。 因 此 我 们 制定 了 国际 植物 遗传 资源 信息 交换 协议 ,并 研制 了 信息 交换 软件 ,使 世界 各 国 植物 遗传 资源 信息 的 共享 成 为 可 能 。 中 国 农 作物 遗传 多 样 性 信息 管理 系统 已 提供 给 全 国 省 ` 地 、 县 有 关 农 业 研 究 单位 使 用 ,并 在 全 国 设立 了 42 个 种 质 信息 服务 点 ,可 供 各 省 农业 科学 院 ( 所 ) 狼 农业 院 校 及 生产 单位 就 地 查 询 使 用 。 目 前 ,我 们 在 制定 优良 种 质数 据 库 的 结构 和 标准 的 基础 上 ,结合 地 理 区 域 `. 生 态 条 件 和 不 同 气候 带 ,将 优良 种 质 的 综合 评价 结果 ,建成 优良 种 质 评 价 数据 库 。 然 后 ,利用 地 理 模型 库 .知识 库 和 图 形 库 研制 优良 种 质 资源 地 理 信息 系统 及 多 媒体 信息 系统 。 S$ = XM 献 方 嘉禾 等 . 1996.“ 八 五 "期 间 农 作物 品种 资源 攻关 研究 取得 重大 进展 .作物 品种 资源 . 3: 1-2 张 贤 珍 等 . 1990. 农作物 品种 资源 信息 处 理 规范 . 北京 :农业 出 版 社 张 贤 珍 等 . 1991. 农业 数据 库 系 统 程序 设计 . 北京 :农业 出 版 社 WARE, 张 贤 珍 等 . 1995. 中 国 主 要 农作物 种 质 资源 地 理 分 布 图 集 . 北京 :中 国 农业 出 版 社 Zhang Xianzhen, Cao Yongshen 1994. The national databses system of crop germplasm resources in China, CODATA Proceedings Series. 2: 13-77 CROP GENETIC DIVERSITY INFORMATION MANAGEMENT SYSTEM IN CHINA Zhang Xianzhen, Cao Yongsheng, Bai Jianjun (Institute of Crop Germplasm Resources, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081) On the basis of our research work from 1986 to 1995 in China, the storage state of National Crop Gene Bank (Narsery) data acquisition, data standardization, basic database, characteristics and functions in information management system are introduced Key words: Crop, Genetic diversity, Database, Information management system 马 俊才 等 :中 国 微生物 资源 数据 库 及 其 网 络 共享 2 Senses ee eee eee 中 国 微生物 资源 数据 库 及 其 网 络 共享 马 俊才 REE RRFR (中 国 科 学 院 微生物 研究 所 信息 网 络 中 心 ,北京 ”100080) 摘要 本 文 六 述 了 中 国 微生物 资源 数据 库 在 微生物 信息 资源 的 建设 及 其 网 络 化 共享 方面 所 进 行 的 工作 ,介绍 了 近年 来 建立 的 一 系列 中 国 特有 的 微生物 资源 数据 库 的 数据 内 容 和 功能 ,描述 了 今后 的 发 展 趋势 。 KEW 微生物 资源 Bt 数据 库 MH 作为 中 国 科学 院 “ 七 五 " 院 重大 项 目 “ 中 国 科 学 院 科 学 数据 库 " 在 微生物 领域 中 唯一 的 一 个 子 库 , “中国 微 生物 资源 数据 库 " 始 建 于 1986 年 ,目前 已 经 经 历 了 十 余 个 年 头 了 。 中 国 微生物 资源 数据 库 在 建设 初期 由 在 微机 上 建立 的 数据 库 群 ( 马 俊才 ,1992) 和 数值 分 类 软件 包 等 一 些 辅助 软件 ( 马 俊 才 ,1989) 组 成 。 今 天 它 已 经 发 展 成 为 在 工作 站 上 建立 的 网 络 服务 器 ,可 以 提供 24 h 的 实时 网 络 检索 服务 ( 马 俊才 ,1996); 数 据 内 容 也 由 过 去 的 单纯 文字 类 型 ,发 展 为 集 文 字 、 图 片 .视频 数据 为 一 体 的 多 媒体 信息 。 中 国 微生物 资源 数据 库存 储 了 我 国 微生物 学 工作 者 利用 中 国生 境内 特有 的 微生物 资源 独立 进行 研究 开发 的 结果 ,收集 了 大 量 新 的 微生物 属 、 种 的 数据 。 这 些微 生物 资源 和 数据 是 我 国 极其 宝贵 的 财富 。 同 时 也 反映 了 我 国 微生物 资源 现状 、 潜 力 和 可 供 开 发 利用 的 前 景 。 是 我 国 微生物 学 家 从 事 微生物 资源 研究 .生物 工程 和 生物 多 样 性 研究 的 重要 基础 数据 。 Internet WWW server 网 络 地 址 : http://www.im.ac.cn | “全文 检索 WAIS 服务 器 WAIS 服务 器 inal yd — Cy 国 经 数值 编码 wl yd — Cy i 真菌 数据 库 | | 鉴定 数据 库 图 1 中 国 微 生物 资源 数据 库 及 其 网 络 系统 的 结构 示意 图 2 中国 微 生物 资源 数据 库 中 主要 数据 库 介绍 2.1 中 国 菌 种 目录 联机 检索 数据 库 - 430 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 微生物 的 开发 利用 与 微生物 菌 种 质量 的 好 坏 有 着 十 分 密切 的 关系 。 由 于 微生物 菌 种 是 一 种 活着 的 资源 ,因此 世界 各 国 的 菌 种 保藏 中 心 每 年 都 花费 大 量 的 资金 使 其 保存 的 各 种 微生物 菌 种 处 于 良好 的 生活 状态 ,以 保证 其 持续 拥有 各 种 独特 的 特性 ,以 备 工 业 生 产 、 科 学 研究 使 用 。 各 国 菌 种 保藏 中 心 都 拥有 自己 的 微生物 菌 种 目录 ,以 便 与 其 他 中 心 频繁 地 进行 着 各 种 优质 菌 种 的 交换 和 出 售 。 中 国 微生物 菌 种 保藏 管理 委员 会 是 我 国 唯一 的 国家 级 菌 种 保藏 联盟 ,由 12 家 菌 种 保藏 中 心 组 成 , 即 中 国 科学 院 微生物 研究 所 中国 科学 院 武 汉 病毒 研究 所 、 中 国 农业 科学 院 土壤 肥料 研究 所 、 轻 工业 部 食品 发 酵 工 业 科 学 研究 所 .中 国医 学 科学 院 皮 肤 病 研 究 所 、 卫 生 部 药品 生物 制品 检定 所 、 中 国医 学 科学 院 病 毒 研究 所 、 中 国医 学 科学 院 抗菌 素 研 究 所 、 四 川 抗菌 素 工 业 研 究 所 、 华 北 制药 厂 抗菌 素 研 究 所 、 农 业 部 兽医 药品 监察 所 、 中 国 林 业 科学 研究 院 林 业 研 究 所 。 本 数据 库 的 数据 库 来 自 于 这 一 中 国 微生物 界 最 大 的 菌 种 保藏 组 织 , 它 赛 括 了 我 国 所 有 的 国家 级 菌 种 保藏 中 心 所 保藏 的 微生物 菌 种 ,因此 它 具 有 相当 的 权威 性 和 不 可 替代 性 。 本 数据 库 中 的 每 一 条 记录 都 对 应 着 一 株 活着 的 微生物 菌株 ,因此 这 是 一 个 十 分 珍贵 的 活着 的 资源 性 数据 库 。 本 数据 库 包 含有 细菌 、 放 线 菌 、 真 菌 、 病 毒 等 微生物 的 数据 。 根 据 这 一 数据 库 ,我 们 出 版 了 我 国 第 一 本 英文 版 “中 国 菌 种 目录 ”"( 中 国 微生物 菌 种 保藏 管理 委员 会 ,1992 )。 目前 我 们 正在 对 这 一 数据 库 逐 步 进行 网 络 化 ,在 WWW 服务 器 中 使 用 WAIS 软件 建立 必 要 的 索引 文件 ,使 网 络 用 户 可 以 随时 对 这 一 数据 库 随 时 进行 全 文 检 索 。 本 数据 库 中 的 记录 条 数 约 工 万 工 千 条 。 2.2 细菌 名 称 数据 库 近年 来 ,由 于 各 学 科 互 相 渗透 和 新 技术 新 方法 的 不 断 引 和 人 ,促使 细菌 分 类 学 技术 突 飞 狐 进 , 不 仅 原 有 相当 一 批 老 菌 名 在 分 类 隶属 上 已 经 发 生变 动 ,出 现 了 大 量 新 的 分 类 单位 。 本 数据 库 搜 集 了 1970 年 到 1995 年 间 的 国内 外 主要 杂志 以 及 近 十 几 年 来 各 相关 领域 的 专著 140 余部 中 的 细菌 名 称 。 其 中 被 细菌 国际 命名 委员 会 所 承认 的 细菌 名 称 还 给 予 了 特别 标记 。 本 库 收 集 到 的 细菌 名 称 资料 新 、 覆 盖 面 大 是 一 大 特色 ,本 数据 库 动 用 了 大 量 的 人 力 物 力 ， 历经 8 年 。 参 加 建 库 工 作 的 编辑 委员 会 和 审 订 委 员 会 专家 学 者 共 24 人 ,具有 研究 员 和 教授 级 职称 的 占 78%, 其 中 3 人 为 中 国 科 学 院 院士 。 根 据 这 一 数据 库 , 出 版 了 “细菌 名 称 ( 第 二 版 ) "字典 (HE Wo He 1996). 本 数据 库 除 可 以 通过 个 人 微机 提供 检索 服务 外 ,还 将 于 近期 内 上 网 ,提供 全 文 检索 服务 。 相信 通过 本 字典 的 上 网 ,将 会 大 大 促进 国内 和 使 用 汉字 国家 和 地 区 细菌 名 称 使 用 的 标准 化 和 规范 化 。 本 数据 库 中 的 记录 条 数 约 1 万 8 千 条 。 2.3 RAM ERE 对 微生物 性 状 的 准确 掌握 对 于 微生物 菌 种 的 开发 利用 有 着 及 其 重要 的 意义 。 微 生物 性 状 库 记 录 每 一 个 微生物 的 基本 信息 ， 它 由 两 部 分 组 成 。 第 一 部 分 是 每 株 菌 的 概述 表 , 概述 表 包 括 该 菌 实验 室 的 菌 号 、 拉 丁 菌 名 、 鉴 定单 位 \ 定 名 者 \ 标准 菌株 否 、 菌 株 分 离 的 省 县 分 离 具体 地 、 分 离 号 分 离 单位 、 分 离 者 、 分离 日 期 .生态 环境 栖息 地 \ 经 纬度 、 高度、 培养 基 号 、 培 养 温 度 、 存 活 否 血清 型 、 保 藏 单位 、 保 藏 者 保藏 方式 提供 单位 、 提 供 者 、 数 据 人 库 时 间 、 数 据 更 新 时 间 。 第 二 部 分 数据 是 菌株 性 状 表 菌株 用 途 表 菌株 别 号 表 、 菌 株 文 献 表 、 菌 株 历史 表 、 菌 株 别名 表 、 标 准 菌 说 明 表 培养 基 成 分 表 等 。 菌 株 性 状 表 包 括 了 该 菌 的 全 部 形态 、 培 养生 理 生 化 马 俊才 等 :中 国 微生物 资源 数据 库 及 其 网 络 共享 ‘2 主要 检索 功能 有 单项 检索 .符合 检索 、 模 糊 检 索 等 。 此 外 我 们 将 数据 库 与 数值 分 类 系统 有 机 地 结合 起 来 ,对 任意 检索 条 件 所 获得 的 菌 种 数据 集 都 可 以 进行 数值 分 类 分 析 ,所 得 到 的 结果 可 以 以 树 状 谱 的 形式 绘画 出 来 ( 马 俊才 ,1990)。 目前 微生物 性 状 库 主要 收集 了 细菌 、 放 线 菌 . 酵 母 菌 \ 腐 生 真菌 等 微生物 的 有 关 性 状 ,共计 一 万 余 条 记录 。 2.4 中 国 经 济 真菌 多 媒体 数据 库 我 国 的 食用 药 用 真菌 历史 悠久 ,饮食 文化 是 中 国 的 一 大 特色 ,我国 已 知 食用 真菌 种 类 相当 丰富 。 本 数据 库 中 的 每 一 个 真菌 物种 ,都 包括 拉丁 学 名 \ 同 物 异 名 中文 译 名 、 中 文 别 名 、 分 类 地 位 、 形 态 特 征 \ 生 态 习性 、 分 布地 区 和 经 济 用 途 几 方 面 的 内 容 。 在 用 途上 本 库 的 数据 涉及 食 ALM GARG AAA AGA tO TER ARK PHS HAT 用 途 , 适 于 不 同 层次 的 人 员 参 考 使 用 。 为 了 突出 本 库 的 鉴定 作用 ,将 形态 特征 的 内 容 按照 分 类 学 的 宏观 和 微观 描述 ,又 划分 成 十 几 个 方面 ,便于 计算 机 查询 检索 ,逐步 使 本 库 成 为 分 类 学 家 的 鉴定 手册 。 我 们 今后 除 拟 将 真菌 的 黑白 线 描 图 和 其 彩色 照片 数据 数据 库 外 ,还 拟 将 我 国 的 饮食 文化 融 汇 于 数据 库 中 ,将 真菌 的 食谱 、 菜 谱 收录 于 数据 库 中 ,制作 成 多 媒体 数据 库 。 “中 国 经 济 真菌 数据 库 " 反 映 我 国 微生物 学 科技 成 果 和 东方 文化 的 内 涵 , 它 不 仅 可 以 供 我 国 微生物 学 界 的 科研 教学 使 用 ,还 可 以 为 食品 外 贸 和 医疗 卫生 等 部 门 服务 。 本 数据 库 中 的 记录 条 数 约 1 千 余 条 。 2.5 微生物 数值 编码 鉴定 数据 库 近年 来 ,世界 范围 的 细菌 感染 类 型 和 感染 细菌 有 着 明显 变化 ,原来 对 人 类 生命 威胁 最 大 的 病菌 正 逐 渐 被 非 致 病 的 弱毒 菌 和 条 件 致 病菌 所 取代 ,因此 ,寻找 简易 .快速 、 准 确 方法 鉴定 新 出 现 的 病原 菌 ,是 一 项 关系 国计民生 的 重要 工作 。 由 于 微生物 的 数值 编码 鉴定 方法 在 医疗 生 产 \ 商 检 、 外 贸 等 领域 中 是 一 项 非常 实用 的 微生物 快速 鉴定 技术 ,因此 出 版 相应 的 鉴定 手册 和 上 网 共享 是 十 分 必要 和 紧迫 的 。 2.5.1 革 兰 氏 阴 性 杆菌 数值 编码 鉴定 数据 库 本 数据 库 内 容 自 1982 年 起 开始 研制 ,在 研究 了 国 内 临床 上 常见 的 革 兰 氏 阴 性 杆菌 感染 类 型 和 考虑 我 国医 疗 、 预 防 工作 部 门 的 实际 情况 ,并 引进 和 吸收 国外 的 先进 细菌 鉴定 系统 的 基础 上 , 逐步 建立 了 一 套 适合 我 国 国情 的 检测 和 诊断 方 法 ,经 过 不 断 积累 修改 ,补充 ,终于 建立 了 “医学 革 兰 氏 阴 性 杆菌 编码 鉴定 法 ", 本 工作 自 推广 使 用 以 来 ,效益 良好 , 深 受 好 评 。1993 年 此 项 科研 成 果 获得 黑龙 江 省 政府 和 哈尔滨 市 政府 喜 奖 。 为 推动 本 工作 的 普及 ,我 们 于 1994 年 用 本 数据 库 正式 出 版 了 《 革 兰 氏 阴 性 杆菌 新 编码 鉴 定 法 手册 》 一 书 。 本 数据 库 正 在 为 我 国医 疗 、 预 防 工作 中 发 挥 作用 。 本 数据 库 中 的 记录 条 数 约 5 FH 2.5.2 厌 氧 菌 数值 编码 鉴定 数据 库 SEB YR AWB 20 年 来 才 被 证 实 的 临床 感染 的 重要 病 原 菌 。 本 编码 鉴定 方法 是 基于 优化 理论 挑选 出 鉴定 厌 氧 菌 有 效 并 且 容易 操作 的 24 项 特征 。 目前 已 在 黑龙 江 所 属 的 绝 大 多 数 地 市 级 医院 中 得 到 了 广泛 实用 。 此 项 技术 简便 \ 有 效 、 经 济 、 易 行 , 深 得 广大 医务 工作 者 的 欢迎 。 本 数据 库 中 的 记录 条 数 约 4 千 条 。 2.5.3 弧 菌 数值 编码 鉴定 数据 库 弧 菌 中 包含 有 很 多 烈性 致 病菌 ,如 霍乱 等 。 这 些 疾病 的 及 时 诊断 和 快速 治疗 对 于 控制 重大 疫情 \ 加 强 社会 稳定 、 促 进 旅游 业 的 发 展 都 具有 十 分 重要 的 意 义 。 本 数据 库 中 的 记录 条 数 约 4 FR. - 432 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 3 国际 生物 学 数据 库 的 网 络 共享 目前 Internet 上 有 很 多 免费 的 学 科 性 基础 数据 库 ,但 由 于 我 国 目 前 的 网 络 收 费 政策 及 收 费 标准 的 限制 ,科研 人 员 无 法 频繁 地 检索 这 些 数 据 库 。 因 此 ,将 这 些 数据 库 引 进 国 内 ,在 国内 网 络 上 为 科研 人 员 提 供 及 时 有 效 的 信息 服务 ,不 失 为 一 种 经 济 有 效 的 方法 。 3.1 国际 分 子 生 物 学 数据 库 (GenBank/DDBJ/EMBL) 本 数据 库 是 分 子 生 物 学 领域 中 十 分 著名 的 数据 库 , 它 是 目前 世界 上 有 关 DNA 序列 的 最 大 的 数据 库 。 它 的 主要 数据 项 有 :关键 词 \ 微 生物 名 称 \ 生 物 学 特征 文章 出 处 以 及 整个 序列 等 。 每 天 都 有 很 多 研究 人 员 向 该 数据 库 提供 数据 ,进行 注册 。 随 着 我 们 WWW 服务 器 的 建 立 ,该 数据 库 已 决定 无 偿 向 我 们 提供 整个 数据 库 。 作 为 “中 国生 物 多 样 性 信息 系统 微生物 学 分 中 心 ” ,我 们 将 于 年 内 获得 一 台新 的 计算 机 国内 工作 站 ,因此 计划 于 年 内 将 本 数据 库 上 网 共享 。 本 数据 库 数据 总 量 将 达到 2 GB。 3.2 国际 微生物 菌 种 数据 网 络 MSDN HE “国际 微生物 菌 种 数据 网 络 MSDN 是 国际 微生物 领域 中 十 分 知名 的 计算 机 应 用 组 织 , 它 长 期 获得 联合 国 环境 总 署 UNEP 和 联合 国 开发 署 UNDP 的 资助 。“ 国 际 微 生物 菌 种 数据 网 络 " 已 授权 我 们 作为 MSDN 的 “中 国 国 家 节点 ", 并 已 从 MSDN 获得 了 其 全 套 的 数据 库 。 我 们 正在 逐步 将 这 些 数据 库 上 网 ,丰富 我 们 的 网 络 信息 资源 ,服务 于 中 国 微生物 学 家 。 本 数据 库 数 据 量 约 30 MB。 3.3 国际 微生物 性 状 编码 数据 库 为 了 更 好 的 进行 微生物 性 状 数据 库 的 建立 和 促进 微生物 性 状 的 国际 共享 , Rogosa、 Krichevsky 和 Colwell 三 人 创建 了 微生物 性 状 代 码 系统 ,简称 RKC 代码 系统 ,并 建立 了 这 一 数 据 库 。 本 数据 库 将 所 有 的 微生物 性 状 按照 类 型 的 不 同 分 成 38 个 节 ,并 对 每 一 个 性 状 都 给 予 了 一 个 唯一 不 变 的 编码 。 这 一 数据 库 的 上 网 必 将 促进 我 国 微 生物 性 状 数据 库 的 建立 和 标准 化 工 作 。 本 数据 库 数据 量 10 MB。 在 “ 九 五 "期 间 , 中 国 微生物 资源 数据 库 将 利用 国际 互联 网 络 信息 高 速 公 路 和 多 媒体 信息 处 理 技术 ,全 面 地 收集 和 集中 存 迪 有 关 我 国 特 有 微生物 的 有 关 信 息 ,同时 引进 国外 重要 的 微 生 物 学 数据 库 (Sugawara，Ma,1993 ) ,并 利用 计算 机 网 络 提 供 更 大 范围 的 检索 咨询 等 信息 服 务 ,努力 建设 成 为 具有 我 国 特色 的 微生物 信息 资源 中 心 ,为 微生物 学 家 们 提供 一 个 良好 的 信息 工作 环境 。 参考 xX 献 马 俊才 等 . 1992. 中 国 微生物 资源 数据 库 MRDC. 微生物 通报 4(19) 1-3 DRA. 1989. 数值 分 类 技术 . 微生物 学 分 类 与 进展 . 北京 :光明 日 报 出 版 社 ，340 - 355 马 俊才 等 . 1996. 中 国 微生物 学 WWW 服务 器 的 建立 . 科学 数据 库 与 信息 技术 . 79-81 马 俊才 等 . 1990. 中 国 微生物 资源 数据 库 性 状 子 库 的 数据 结构 与 检索 功能 设计 . 微生物 通报 4(17): 210-214 中 国 微生物 菌 种 保藏 管理 委员 会 (主编 ). 1992. China Catalogue of Cultures. China Machine Press, Beijing BE We Be ( FE Ga). 1996. 拉 汉 细菌 名 称 ( 第 二 版 ) .北京 :科学 出 版 社 Sugawara, H. Ma, Juncai (eds. ) . 1993. World Directory of Collections of Cultures of Microorganisms. World Data Center on Microorganisms, Business Center for Academic Societies in Japan 马 俊才 等 :中 国 微生物 资源 数据 库 及 其 网 络 共享 ie THE MICROBIAL RESOURCES DATABASE OF CHINA Ma Juncai, Zhao Yufeng, Liu Pengtao (Institute of Microbiology. Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080) This paper introduced the information resource of Microbial Resources Database of China (MRDC), and its functions. The network sharing of the database and the future development are also described. Key words: Microbial resources, Strain, Database, Network > 434 > 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 中 国 动物 分 类 代码 的 制定 伍 玉 明 1 夏 经 世 ” (中 国 科学 院 动物 研究 所 ,北京 ”100080) (北京 麻 鹿 生态 实验 中 心 ,北京 ”100076) 摘要 ”物种 代码 在 生物 多 样 性 信息 系统 (BIS) 中 占有 极其 重要 的 地 位 。 在 生物 多 样 性 信息 系统 中 首先 遇 到 物种 代码 如 何 制定 。 物 种 代码 必须 含有 一 定 的 分 类 含义 ,以 便 数据 库 建设 者 和 系统 管理 员 便 于 理解 .调用 和 调试 。 各 个 组 织 和 国家 制定 的 代码 系统 适合 于 自己 的 系统 管 理 需 求 ,我 们 制定 代码 系统 时 考虑 到 我 国 的 动物 现状 ,并 参考 国际 上 的 使 用 情况 。 由 中 国 科学 院 动 物 研究 所 和 中 国标 准 化 与 信息 分 类 编码 研究 所 共同 起 草 的 《中 国 动物 分 类 代码 (Taxo- nomic Codes of the Chinese Fauna) #423) 4728} (Vertebrates) WA Ht 4 +, OF 1994 #12 月 Mitke HABRREVARBRA, GRHERZTRORAHRFEADFERG ,适合 于 全 国 对 背 椎 动物 信息 进行 交换 和 处 理 。 采 用 层次 编码 法 , 共 分 四 层 , 由 1 位 阿拉 伯 数 字 组 成 。 按 哺乳 类 (01)、 乌 类 (02) 爬 行 类 (03)\ 两栖 类 (04)、 鱼 类 (05) 排 列 。 关键 词 ”分 类 代码 生物 多 样 性 信息 系统 BEAD 信息 不 但 要 进行 科学 的 分 类 ,同时 还 要 进行 科学 的 编码 ,使 之 代码 化 ,这 是 人 们 对 信息 进 行 有 效 管 理 的 基本 方法 ,而 信息 分 类 编码 标准 化 是 标准 化 的 新 领域 , 它 不 仅仅 是 计算 机 进行 信 息 处 理 的 前 提 和 基础 ,而 且 也 是 信息 管理 系统 信息 交换 ,资源 共享 的 前 提 和 基础 。 研 究 和 制定 《中 国 动物 分 类 与 代码 》 国 家 标准 是 生物 资源 信息 管理 系统 的 基础 工作 ,也 是 我 国资 源 信息 管 理 标准 体系 中 最 基础 、 最 重要 的 标准 之 一 。 从 动物 学 研究 的 方法 和 现状 考虑 , 兰 椎 动物 是 动物 界 中 结构 最 复杂 、 进 化 地 位 最 高 的 动物 ,也 是 人 类 研究 最 深入 .最 全 面 的 动物 , 它 对 人 类 的 物质 文化 生活 、 经 济 活 动 等 有 着 直接 的 关系 。 因 此 将 糊 椎 动物 各 类 和 群 的 分 类 编码 标准 化 工作 ,作为 《中 国 动物 分 类 代码 》 国 家 标准 的 第 一 期 工程 完成 ,该 项 目 为 国家 技术 监督 局 1991 年 制 、 修 订 国家 标准 项 目 , 由 中 国 科 学 院 动物 研究 所 和 中 国标 准 化 与 信息 分 类 编码 研究 所 共同 负责 完成 ， 于 1994 年 12 月 通过 审定 。 将 以 国家 标准 推荐 使 用 。 1 信息 编码 概述 编码 是 将 事物 或 概念 赋予 一 定 规律 性 的 易于 人 或 计算 机 识别 和 处 理 的 符号 图形 、 颜 色 、 缩 简 文 字 等 等 , 它 是 交换 信息 的 一 种 技术 手段 ,在 现代 化 信息 管理 系统 中 ,代码 是 数据 元 的 一 种 标准 表示 形式 。 代 码 为 数据 体系 化 提供 了 一 种 简短 的 方便 的 符号 结构 ,为 数据 记录 、 存 取 、 检索 提供 了 方便 。 很 明显 用 自然 语言 对 事物 或 概念 命名 和 描述 远 比 代码 繁琐 。 代 码 不 但 具有 标识 的 唯一 性 ,还 具有 分 类 和 排序 等 功能 ,并 可 根据 客观 需要 作出 某 些 规定 ,使 代码 具有 特殊 含义 。 代 码 以 其 内 容 和 格式 的 简单 经 济 ,大 大 提高 了 数据 的 处 理 效率 和 准确 性 。 由 此 可 见 代 码 在 当前 信息 管理 系统 中 起 着 极为 重要 的 作用 。 2 信息 编码 在 动物 资源 数据 库 中 的 应 用 国外 物种 代码 的 编制 早 在 70 年 代 开始 ,编制 方法 及 遵循 的 规则 各 不 相同 。 以 下 列 出 几 种 在 动物 资源 数据 库 中 应 用 的 代码 系统 。 伍 玉 明 等 :中 国 动物 分 类 代码 的 制定 = 435, * 美国 北美 动物 园 编制 的 (国际 物种 信息 系统 (International Species Information System, fé 称 ISIS NO) 》 该 系统 是 以 计算 机 为 基础 的 ,收集 了 有 关 笼 养 野生 兰 椎 动物 十 万 余 种 , 按 分 类 系统 进行 编码 ,代码 长 度 为 19 位 ,代码 形式 为 ; X—XX—XX—XX—XXX—XXX—XXX—XXKX 下 Am BB # 届 种 亚 种 在 国际 自然 与 自然 资源 保护 联盟 (IUCN) 机 构 中 ,用 于 自然 资源 保护 方面 ,对 保护 的 动 物 物 种 赋予 代码 ,其 代码 由 1 位 字母 (用 C 表示 字母 代码 ) 和 12 位 数字 组 成 ,长 度 为 13 位 , 代 码 形式 为 : CA 类 群 WMA # 属 种 其 中 字母 M\A.R、.B、P HRA ER, GH MOTH WMA HH, “欧洲 鸟 类 环 志 中 心 "使 用 的 代码 系统 主要 用 于 鸟 类 环 志 收 集 信息 , 仅 限于 欧 、 亚 \ 非 洲 范 围 使 用 ,代码 的 排列 是 按 分 类 系统 顺序 编码 ,种 用 四 位 数字 , 亚 种 用 一 位 数字 或 字母 (用 C 表 示 ) ,其 代码 形式 为 : 并 ~ 上 QO 加 拿 大 滥 太 华 自 然 博物 馆 使 用 无 含义 顺序 码 , 即 按 记 录 顺 序 赋予 编码 ,代码 长 度 5 位 。 由 此 可 以 看 出 ,目前 ,虽然 尚未 有 国际 公认 并 且 通 用 的 动物 物种 编码 系统 ,但 是 ,由 于 代码 在 信息 管理 系统 中 的 重要 作用 及 客观 需要 ,世界 上 许多 国家 和 组 织 都 已 经 以 计算 机 管理 系统 为 目的 ,制定 了 适用 于 本 管理 系统 要 求 的 代码 系统 。 3 《中 国 动物 分 类 代码 (Taxonomic Codes of the Chinese Fauna) 4 #2) #5) (Vertebrates) ) 的 制订 动物 资源 是 自然 资源 重要 组 成 部 分 , 它 与 人 类 生活 息息相关 。 要 建立 动物 资源 信息 管理 系统 ,有效 的 开发 \ 利 用 和 保护 动物 资源 ,促进 国内 外 动物 信息 交换 和 资源 共享 ,就 必须 规范 动 物 名 称 ,统一 动物 编码 。 长 期 以 来 ,我 国 广大 从 事 动 物 研究 的 科学 工作 者 ,对 全 国 的 动物 进行 了 调查 研究 ,基本 上 查 清 了 我 国 糊 椎 动物 的 种 类 和 分 布 情 况 ,获取 了 大 量 的 动物 标本 和 宝贵 资 料 ,撰写 了 一 批 具 有 很 高 学 术 价值 的 专著 ,这 一 切 都 为 制定 动物 分 类 代码 国家 标准 提供 了 科学 依据 《中 国 动物 分 类 代码 一 一 养 椎 动物 部 分 》 制 定 的 目的 ,并 不 是 为 了 分 类 学 者 在 分 类 工作 中 使 用 , 它 仅 仅 是 作为 数据 库 中 的 关键 字 用 于 计算 机 系统 ,按照 一 定 规律 赋予 每 一 个 物种 一 个 代码 编号 ,尽量 减少 宛 余 ,提高 效率 。 同 时 物种 代码 必须 含有 一 定 的 分 类 学 意义 ,以 便于 数据 库 建设 者 和 系统 管理 员 理 解 、. 调 用 和 调试 。 在 制定 动物 分 类 代码 中 使 用 了 层次 编码 法 。 层 次 编码 的 突出 优点 是 能 明确 表明 分 类 对 象 的 类 别 , 有 严格 的 隶属 关系 ,代码 结构 简单 ,容量 大 ,便于 汇总 ,其 缺点 是 代码 结构 弹性 较 差 , 当 层次 较 多 时 ,代码 位 数 较 长 。 作 为 工具 ,代码 应 遵循 尽量 简短 ,查询 方便 ,相对 稳定 的 原则 。 因 此 ,在 编制 过 程 中 避 其 缺点 , 尽 可 能 减少 层次 ,减少 长 度 , 故 省 略 了 门 、 纲 、 目 各 层 。 据 现 人 掌握 的 - 436 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 资料 分 析 ,在 动物 分 类 中 , 随 着 研究 工作 的 发 展 , 对 分 类 阶 元 会 有 不 同 的 认识 ,物种 的 分 类 阶 元 属 级 地 位 变动 最 多 ,为 了 减少 在 属 变更 时 物种 代码 随 之 变化 ,代码 中 没有 将 属 单独 列 为 一 层 ; 与 此 相反 ,物种 的 科 地 位 相对 稳定 而 被 列 为 一 层 ; 科 以 上 单元 为 类 群 层 以 减少 元 余 。 代码 共 分 为 四 层 , 有 11 位 阿拉 伯 数 字 组 成 。 从 中 国 动物 物种 整体 〈 兰 椎 动物 与 无 脊 椎 动 物 ) 考虑 ,第 一 层 类 群 用 二 位 数字 表示 ,从 0105 依次 表示 哺乳 类 、 鸟 类 、 疏 行 类 `\ 两 栖 类 和 鱼 类 五 个 类 群 ; 第 二 层 “ 科 "用 三 位 数字 表示 ,从 001999 ,在 代码 编制 中 充分 考虑 目 与 目 之 间 , 科 和 与 科 之 间 分 类 系统 的 变化 , 预 留 出 空 码 ,以 便 在 动物 分 类 研究 中 某 些 物 种 所 属 科 级 发 生变 化 时 仍 能 按 分 类 系统 排列 ,而 不 会 影响 其 他 物种 的 代码 。 类 群 、 科 两 层 代 码 是 按 分 类 系统 排列 , 即 有 含义 代码 ;第 三 层 “ 种 "用 四 位 数字 表示 。 同 一 科 下 的 种 按 连 续 数字 代码 顺序 排列 ;第 四 层 “ 亚 种 "用 二 位 数字 表示 ,种 与 亚 种 为 无 含义 代码 ,其 代码 仅 代替 了 该 物种 的 拉丁 学 名 及 中 文 名 称 ， 不 含有 分 类 学 意义 。 属 变更 时 物种 的 代码 不 变 。 若 为 其 他 物种 的 同 物 异 名 时 ,该 代码 取消 ,新 增 的 物种 代码 排列 在 所 属 科 下 的 最 后 。 代 码 结构 如 下 : XX XXX XXXX XX pee” saa 表示 种 代码 表示 科 代 码 表示 类 群 代码 Blin: A BRN RA 01003000300 , #m FLERE ARR. 特别 需要 指出 BGREAAMRAALRT HED RA-ERRA I Ae 考虑 为 动物 界 (AAHEAKAER) 统一 编码 留 下 余地 。 在 标准 制定 的 过 程 中 ,将 征求 意见 稿 发 至 有 关 部 委 及 全 国有 关 的 研究 单位 和 高 校 , 得 到 55 个 单位 和 专家 的 回 函 , 给 予 了 热忱 指导 ,根据 专家 的 意见 进行 了 认真 研究 ,合理 地 修改 了 征 求 意见 稿 ,形成 了 审定 稿 及 报批 稿 。 标 准 规定 了 我 国 现 有 的 肴 椎 动物 的 分 类 代码 ,包括 了 状 椎 动物 五 个 类 群 ,472 个 科 ,6193 个 物种 ,2786 个 亚 种 。 适 用 于 全 国 计 算 机 系统 中 对 并 椎 动物 信 息 的 交换 和 处 理 , 标 准 所 用 资料 截止 到 1993 年 6 月 ,个别 资 料 使 用 1994 年 资料 。 《中 国 动物 分 类 代码 》 国 家 标准 的 制定 ,不 仅 为 现在 进行 中 的 生物 多 样 性 信息 系统 〈BIS) Be SHH ,而 且 为 其 他 学 科 信 息 交 换 做 好 了 准备 ,为 了 适应 分 类 学 的 发 展 ,该 标准 应 几 年 修 W—K. 4 讨论 在 动物 分 类 研究 中 , 因 学 术 观 点 不 同 ,对 某 些 物种 的 分 类 地 位 有 分 歧 是 经 常 出 现 的 ,这 和 与 言 息 分 类 编码 的 唯一 性 原则 是 相 了 矛盾 的 。 目 前 对 有 争议 的 物种 多 采纳 所 属 动 物 志 卷 . 册 主持 人 的 意见 ,未 能 客观 地 反映 出 该 物种 在 研究 中 的 分 歧 意见 。 另 外 , 某 些 物种 已 存在 同 物 异 名 ， 而 且 随 着 分 类 研究 的 深入 ,一 些 物 种 的 属 级 分 类 阶 元 变更 也 时 有 发 生 , 故 采 用 附加 库 形 式 保存 这 些 信息 似乎 也 有 几 分 必要 。 在 BIS 中 尚 有 许多 急需 做 规范 化 \ 标 准 化 代码 工作 的 ,例如 :自然 地 理 分 布 . 生 境 等 基本 信 息 都 应 作为 首 期 工作 完成 ,否则 , 随 着 工作 的 深入 ,一 些 不 规范 的 信息 录 人 到 库 中 ,势必 会 影响 伍 玉 明 等 :中 国 动物 分 类 代码 的 制定 ”437 。 一 信息 的 使 用 。 我 们 认为 目前 各 单位 已 采用 的 代码 体系 不 影响 《中 国 动物 分 类 代码 》 的 推荐 采用 ,如 果 觉 得 采用 原 体 系 好 可 继续 使 用 ,需要 数据 交流 时 再 临时 将 此 部 分 数据 转换 。 参考 文 献 赵 艳 华 . 1989. 信息 分 类 编码 标准 化 . 北京 :中 国标 准 出 版 社 须 浩 风 . 1986. 当代 中 国标 准 化 . 北京 :中 国 社会 科学 院 出 版 社 中 华人 民 共 和 国 国家 标准 1987. 标准 化 工作 导 则 一 一 信息 分 类 标准 的 编写 规定 . 北京 :中 国标 准 出 版 社 中 华人 民 共 和 国 国家 标准 1987. 标准 化 工作 导 则 一 一 信息 分 类 标准 的 基本 原则 和 方法 . 北京 :中 国标 准 出 版 社 Honacki, J. H. 1982. Mammal Species of the World. Kansas: Allen Press THE DESIGN OF TAXONOMIC CODES OF THE CHINESE FAUNA Wu Yuming!, Xia Jingshi? ("Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080) (*Beijing Milu Ecology Research Center, Beijing 100076) The taxonomic code of species plays a key role in Biodiversity Information System (BIS). The first question posed in BIS is how to define the taxonomic code. The code must indicate the taxo- nomic status of a taxon, to let database builders and system administrators of species understand, use and debug it. Each organization and each agency define their own taxonomic code system to accommodate their requirements for system management. Based on the present situation of Chi- nese animal condition and code system of international organization, we have defined the taxo- nomic codes of species of the Chinese Fauna. The drafting of the Taxonomic Codes of the Chinese Fauna (Vertebrates) ,sponsored by In- stitute of Zoology, Chinese Academy of Sciences and the Institute of China Standardization and Information — Classifying and Coding, has been finished through 4 years’ efforts. It was ap- praised by experts in December 1994, and will be recommended to use as a national standard. Ex- tant Chinese vertebrate’ s taxonomic codes were defined in the Standard, and the Standard is ap- plicable for exchanging and processing of vertebrate’s information throughout the counting. The Code has four levels: Type (Mammalia (01), Aves (02), Reptilia (03), Amphibia (04) and Pisces (05 ) ) Family, Specie and Subspecies, and consists of 11 Arabic numerals. Key words: Taxonomic codes, Biodiversity, Vertebrates - A38..° 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 武汉 植物 园 约 用 植物 专 类 园 数据 库 、 RL RGF? FR? KAY? Ri RB a Tw CPRAFRR RMF, KR 430070) (2 中 国 科 学 院 自然 与 社会 协调 发 展 局 ,北京 100864) 摘要 ”作为 武汉 植物 园 信息 系统 的 一 部 分 ,建立 了 武汉 植物 园 药 用 植物 专 类 园 数据 库 , 收 编 了 园 内 栽培 的 药 用 植物 较为 详尽 的 有 关 信 息 , 包 括 : 科 、 属 \ 种 的 中 文 与 拉丁 名 、 主 要 分 布 区 域 ` 性 状 、 生 活 习 性 人 繁殖 方式 栽培 数量 与 地 点 、 引 种 地 点 与 时 间 、 主 要 药 用 功能 及 其 珍稀 濒危 程度 等 ,信息 量 为 60 万 字 节 ;并 利用 Foxpro 提供 的 统计 工具 对 药 用 植物 专 类 园 数据 库 进 行 了 分 析 。 该 数据 库 的 建立 ,为 药 用 植物 专 类 园 科 研 \ 科 普 、 物 种 保存 和 管理 工作 科学 化 提供 了 一 个 重要 工具 。 关键 词 ” 药 用 植物 KEE 武汉 植物 园 1 概述 植物 园 是 生物 多 样 性 保护 研究 的 重要 基地 (Tong 等 ,1996; 佟 凤 勤 等 ,1996)。 专 类 园 是 植物 园 的 基本 构成 单位 之 一 , 专 类 园 栽 培 、 保存 的 植物 ,与 专 类 园 的 性 质 相 关 。 中 国 科 学 院 武 汉 植 物 研究 所 武汉 植物 园 建 园 于 1956 年 ,已 建立 了 一 批 颇具 特色 的 专 类 园 ,为 植物 科学 研究 工作 提供 了 坚实 的 研究 基础 。 其 中 , 药 用 植物 专 类 园 收 集 、 保 存 、 栽 培 了 748 种 药 用 植物 ,包括 国家 级 保护 植物 22 种 ,省 级 保护 植物 11 种 , 堪 称 华中 地 区 之 首 。 建立 生物 多 样 性 信息 系统 ,是 生物 多 样 性 保护 等 研究 工作 的 重要 环节 之 一 〈 余 凤 勤 等 ， 1995;Lou，1996; 类 治平 等 ,1996)。1993 年 起 ;开展 了 武汉 植物 园 信息 系统 的 研究 工作 ,迄今 已 陆续 创建 了 多 个 专 类 园 数据 库 。 而 药 用 植物 专 类 园 数 据 库 是 这 项 研究 的 阶段 性 总 结 工作 之 2 以 前 , 药 用 植物 物种 的 各 项 数据 从 未 被 系统 收集 整理 过 ,这 是 因为 : 1 .资料 不 全 ,许多 药 用 植物 的 各 项 数据 并 未 为 《植物 志 》 等 植物 学 经 典 书籍 完全 收 载 ,使 资 料 的 收集 、 整 理工 作 难 以 全 面 进 行 ; 2. 数 据 更 新 很 快 , 随 着 药 用 植物 科学 研究 的 不 断 深 和 人 ,一些 植物 的 药性 、 药 效 被 发 现 或 被 否定 ,使 已 经 收集 \ 整 理 的 部 分 资料 失去 时 效 ; 3. 数 据 记 录 工 具 落 后 ,如 引种 卡 等 ,记载 的 药 用 植物 部 分 数据 因 其 难于 修改 ` 更 新 \ 查 阅 ， 使 其 使 用 价值 受到 极 大 限制 。 随 着 计算 机 技术 突飞猛进 的 发 展 ,数据 库 建 库 工 具 的 发 展 已 由 dBASE 进入 FOXPRO for Windows, FOXPRO 采用 更 为 友好 的 用 户 界面 ,提供 了 屏幕 生成 器 菜单 生成 器 、 报 表 生 成 器 等 整套 的 软件 开发 设计 工具 (Power Tools) (Jacobson 等 ,1995) , 极 大 地 提高 了 数据 库 的 运行 速 度 。 武 汉 植 物 园 药 用 植物 数据 库 正 是 采用 了 这 一 最 新 技术 进行 创建 的 。 通 过 建立 该 数据 库 : * 此 项 课题 得 到 中 国 科学 院 植物 园 建 园 经 费 和 财政 部 中 国 科 学 院 设备 更 新 专项 经 费 支 持 刘 忠 义 等 :武汉 植物 园 药 用 植物 专 类 园 数 据 库 ° 7a * 1. 56M T 25 AA SE RS AREY 2S A SH RE 2. 实 现 了 药 用 植物 各 项 数据 的 快速 更 新 、 修 改 ; 3. 可 快捷 方便 地 完成 相关 信息 的 查询 、 统 计 和 分 析 。 药 用 植物 专 类 园 数据 库 的 建立 ,为 深入 开展 药 用 植物 保护 研究 商定 了 基础 。 2 系统 实现 环境 1. BEF 486/66 主 频 8SM 内 存 `0.8SG 硬盘 。 2. 操 作 系统 :Windows 3.1,.DOS 6.0 3. 数 据 库 管理 系统 :FOXPRO 2.6 for Windows 4. 汉 字 系 统 : 中 文 之 星 2.0 3 数据 库 流程 与 主要 信息 项 3.1 KHER RA (LA 1) | 数据 库 程序 编制 neapaes [aE 数 据 Oe SSeS es | i | 数据 查询 | 统计 与 分 析 | ee -~- Al 药 用 植物 专 类 园 数 据 库 流程 图 3.2 数据 库 主 要 信息 项 (1) 物 种 名 字段 结构 ( 见 表 1): 表 1 物种 名 字段 结构 字段 名 字段 类 型 ”字段 宽度 种 中 文 名 属 中 文 名 科 中 文 名 科 拉 丁 名 种 拉丁 名 1 种 拉丁 名 2 种 拉丁 名 3 BAL 定名 人 2 俗名 (地 方 名 ) 资料 来 源 数据 库 由 7 个 相关 联 的 子 库 组 成 ,总 容量 约 60 万 字 节 。 2000 einc SEO 名 28 - 440 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 4 结果 分 析 利用 FOXPRO 提供 的 统计 工具 ,对 武汉 植物 园 药 用 植物 专 类 园 数据 库 进行 了 分 析 ,结果 表明 : (2) 药 用 情况 字段 结构 ( 见 表 2) 表 2 药 用 情况 字段 结构 字段 名 字段 类 型 ”字段 宽度 药 用 名 18 中 药 名 18 主要 药 用 功能 1 10 主要 药 用 功能 2 10 主要 药 用 功能 3 10 中 药 使 用 部 位 18 入 药 (炮制 ) 方 法 主要 化 学 成 分 其 他 经 济 用 途 资料 来 源 (3) 性 状 及 分 布 字段 结构 ( 见 表 3) 表 3 性 状 及 分 布 字段 结构 字段 名 字段 类 型 ”字段 宽度 人 全 生僻 oi '} 繁殖 方式 主要 分 布 区 域 1 主要 分 布 区 域 2 主要 分 布 区 域 3 珍 濒 程度 资料 来 源 (4) 引 种 及 栽培 情况 字段 结构 ( 见 表 4) 表 4 引种 及 栽培 情况 字段 结构 GREY TCR iO — i) FRA 字段 类 型 ”字段 宽度 引种 时 间 N 2 引种 地 点 C 8 园 内 栽培 地 点 C 6 园 内 栽培 数量 N 4 4.1 武汉 植物 园 药 用 植物 专 类 园 收集 物种 的 信息 1. 物种 分 布 区 域 统计 中 国 科学 院 武汉 植物 园 主 要 从 事 华中 地 区 植物 的 引种 、 驯 化 工作 。 药 用 植物 专 类 园 引种 的 药 用 植物 主要 来 自 华中 地 区 ,在 总 共 748 种 药 用 植物 中 ,主要 分 布 区 域 包含 华中 地 区 的 物种 有 469 种 , 占 总 数 的 62.7% ,其 中 ,湖北 省 特有 种 19 种 , 占 2.5% ,其 分 布 区 域 分 类 统计 结果 如 图 2 所 示 。 2. 物种 性 状 统计 武汉 植物 园 药 用 植物 专 类 园 收集 的 药 用 植物 中 ,草本 植物 有 475 种 , 占 总 数 的 63.5% , 木 本 植物 219 种 , 占 29.3% , 茧 本 植物 54 种 , 占 7.2% (图 3) ,与 自然 界 中 植物 物种 性 状 比 大 致 相 刘 忠 义 等 :武汉 植物 园 药 用 植物 专 类 园 数据 库 » GAL + 当 。 这 一 物种 性 状 统计 结果 说 明 ,物种 性 状 与 其 药 用 价值 没有 直接 联系 。 400 = Oo WUT 300 == 一 国 湖 北 有 分 布 200 | | 国 华 中 有 分 布 100 ee 四 华中 无 分 布 图 2 物种 分 布 区 域 分 类 统计 结果 图 3 物种 性 状 分 类 统计 4.2 药 用 植物 栽培 现状 1. 栽培 数量 及 其 物种 性 状 统计 药 用 植物 不 同 于 一 般 植 物 ,因为 其 用 于 人 类 疾病 的 预防 和 治疗 ,它们 必须 具备 疗效 显著 和 毒性 小 的 特点 ,在 引种 栽培 和 采 收 加 工 的 过 程 中 需要 采取 相应 的 措施 ,因此 其 资源 保护 有 别 于 一 般 植 物 。 武 汉 植物 园 药 用 植物 专 类 园 引种 的 各 植物 种 只 存 一 株 的 有 129 种 , 占 植物 种 的 17.2% ,每 种 栽培 2 一 10 株 有 265 种 , 占 35.4% ,11(100 HAVA 207 种 , 占 27.7% ,101 株 以 上 的 有 147 #, 4 19.7% ( 详 见 图 4)。 2 栽培 区 域 武汉 植物 园 药 用 植物 专 类 园 针 对 引种 的 各 种 药 用 植物 不 同 的 生活 习性 ,建设 了 露地 图 、 荫 棚 、 草 坪 区 、 池 杉林 \ 水 塘 \ 水 渠 温室、 育苗 区 等 多 种 类 型 的 植物 区 ,对 部 分 植物 进行 盆栽 管理 。 各 植物 区 不 同 生活 习性 的 药 用 植物 分 类 统计 结果 见 图 5。 4.3 不 同时 期 引种 数 统计 分 析 武汉 植物 园 药 用 植物 专 类 园 50 年 代 建 园 至 60 年 代 , 经 历 了 一 个 高 速 发 展 时 期 ,其 引种 植 物 数 达 453 种 , 占 总 数 的 60.6% 。 而 文革 时 期 至 80 年 代 , 引 种 植物 陷 人 低谷 ,甚至 一 些 引种 成 功 的 药 用 植物 也 遭 到 破坏 。80 年 代 示 至今, 由 于 中 国 科 学 院 植物 园 建 园 经 费 的 支持 ,再 次 进入 发 展 时 期 ,引种 植物 占 总 数 的 30.9%。 各 时 期 引种 植物 数 ( 见 图 6) 客 观 上 反映 了 药 用 植 > 442 - EWMSRESARAK Pill 图 4 不 同性 状 物 种 栽培 数量 分 类 统计 204 DSDNA SESSA oe en 口 阳 生 eae 上 =) 38 38 38 Es a ee Ns = s $3 =o) 党 ot ee ae os an 图 5 各 植物 区 栽培 药 用 植物 种 数 统计 物 专 类 园 的 发 展 历程 ,同时 也 说 明 中 国 科学 院 植物 园 建 园 经 费 的 支持 对 院 属 植物 园 科 研 及 建 园 工作 具有 重大 意义 。 penne na 这 22 OSS ss 区 esis CP 2 50 年 代 60 年 代 70 年 代 图 6 各 时 期 引种 数 分 类 统计 (% ) 5 讨论 1. 结 合 植物 园 建 园 工作 ,开展 植物 园 信息 系统 研究 工作 ,是 非常 必要 的 。 武 汉 植 物 园 药 用 植物 专 类 园 数据 库 的 建立 ,使 该 专 类 园 物 种 的 各 项 动态 信息 , 尽 收 其 中 , 既 有 得 利于 园区 建设 的 规划 配置 ,也 为 有 关 的 生物 多 样 性 研究 提供 了 丰富 的 基础 资料 。 XE SOF : RL A be 2 A KB BH * 443 ， EE 2. 建 立 生物 多 样 性 信息 系统 ,首要 基础 是 多 年 来 建 园 工作 的 积累 ,其 次 是 计算 机 建 库 工具 的 不 断 发 展 和 完善 。 而 将 多 年 的 工作 积累 转化 为 一 定格 式 的 数据 ,利用 当前 最 先进 的 计算 机 软件 ,形成 信息 系统 (数据 库 ) , 正 是 信息 系统 研究 需要 解决 的 关键 问题 。 3. 植 物 园 的 建 园 工 作 , 系 由 相对 较为 独立 的 若干 个 专 类 园 建 设 工 作 所 组 成 ,而 植物 园 信息 系统 却 并 非 由 相对 独立 的 专 类 园 数 据 库 所 构成 ,相反 ,建立 各 专 类 园 数据 库 , 应 侧重 考虑 其 与 植物 园 信息 系统 和 通用 的 标准 库 的 关联 ,例如 , 录 人 系统 与 物种 名 标准 库 的 关联 ,实现 其 分 析 检索 等 功能 的 统一 。 4. 在 药 用 植物 专 类 园 数据 库 的 研究 过 程 中 ,我们 发 现 由 于 药 用 植物 专 类 园 工 作 人 员 退 休 和 调 离 `. 早 期 信息 记录 工具 落后 等 因素 ,部 分 药 用 植物 信息 已 无 法 采集 ,导致 数据 库 内 部 分 信 息 项 空缺 ,直接 影响 了 统计 和 分 析 工 作 的 完整 性 和 其 他 科学 研究 工作 对 该 数据 库 的 利用 。 建 议 中 国 科学 院 尽 早 组 织 院 属 植物 园 信息 系统 的 研究 工作 ,阻止 相关 信息 的 继续 流失 。 参加 武汉 植物 园 药 用 植物 专 类 园 数 据 库 研究 工作 的 还 有 :中 国 科学 院 武 汉 植 物 研 究 所 许 天 全 、 刘 绍 塘 \ 卢 大 炎 、 江 明 喜 和 刘 兵 先生 ;中 国 科 学 院 计 划 财 务 局 尹 萍 和 中 国 科学 院 生 物 多 样 性 委员 会 办 公 室 王 晓 伟 先生 对 本 项 研究 给 予 了 很 大 帮助 ;中 国 科学 院 动物 研究 所 纪 力 强 、 巷 大勇、 伍 玉 明 、 中 国 科学 院 植 物 研 究 所 施 修 杰 、 中 国 科 学 院 武 汉 植 物 研究 所 郑重 和 林 克 杰 先 生 等 对 本 文 提出 过 很 有 参考 价值 的 意见 。 在 此 一 并 致谢 。 参考 文 献 类 治平 等 . 1996. 生物 多 样 性 保护 与 持续 利用 研究 . 世界 科技 研究 与 发 展 .18 (5) : 52 - 55 RRB. 1996. 中 国 科 学 院 21 世纪 宏观 生物 学 发 展 战略 与 对 策 . 中 国 科 学 院 院 刊 . 11 (1): 10-15 ARGS. 1995. 我 国 野 生动 植物 资源 利用 的 现状 与 保护 . 世界 科技 研究 与 发 展 . 17 (1): 34-39 Zhiping Lou etc. 1994. The biological basis for the conservation of the biodiversity and its sustainable utilization. Chinese Biodiver- sity Newsletter. (1): 3-5 N. Jacobsen et al. 1995. Using Foxpro 2.6 For Windows. By Que Publishing Tong Fengqin et al. 1996. CAS development strategy in macrobiology. Bulletin of the Chinese Academy of Sciences. 10(2): 114 dO. THE DATABASE OF THE MEDICINAL PLANTS IN WUHAN BOTANICAL GARDEN Liu Zhongyi!, Lou Zhiping*, Niu Deshui*, Tong Fengqin*, Yu Qingging' Huang Rong!, Lin Gang’, Ding Ying" (1 Wuhan Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430070) (7Bureau of Science & Technology for Resources & Environment, Chinese Academy of Sciences, Beijing 109864) As part of the information system of Wuhan Botanical Garden, a database of the medicinal plants cultivated in the medicinal herb plantation was established. The information size of the database is about 600 thousand bytes, which includs concerned information in detail, such as the Chinese and scientific names of the families, genera and species, the main distribution areas, the characteristics, habits, ways of propagation, amount and locations of cultivation, locations and times of introduction, the main medical uses and their endangerment degrees, etc. . The database was analyzed using statistic tools provided by the Foxpro. the establishment of the database would - 444 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 provide the research, science popularization, the species conservation and management of the medicinal plants with an important tool. Key words: Medicinal plants, Database, Wuhan Botanical Garden ti : NUTAS 系统 一 一 一 个 植物 数量 分 类 研究 的 自动 生成 系统 * QRS * NUTAS 系统 一 一 一 个 植物 数量 分 类 研究 的 自动 生成 系统 潘 孝 馈 (中 国 科学 院 植物 研究 所 ,北京 ”100093) 摘要 NUTAS 是 一 种 数量 分 类 研究 的 自动 生成 系统 。 在 它 的 几 个 子 系 统 中 ,本 文 主要 介绍 了 文本 分 析 与 转换 系统 ,并 用 具体 例子 说 明了 该 系统 的 特色 和 用 法 。 关键 词 性 状 编码 数量 分 类 REF 1 问题 的 提出 60 年 代 由 Sokel 和 Sneath 创立 的 数量 分 类 学 ,对 分 类 学 产生 了 极其 深远 的 影响 。 由 于 数 量 分 类 学 能 够 直观 ,定量 地 表现 表 型 特征 ,检查 评价 现 有 的 经 典 分 类 ,并 为 修正 和 改进 现 有 的 分 类 提供 依据 ,因而 在 植物 分 类 学 上 得 到 了 广泛 的 应 用 。 分 类 学 家 要 进行 数量 分 类 的 研究 ,所 依据 的 材料 来 源 无 外 乎 野外 采集 并 经 专家 鉴定 无 误 的 标本 ,各 大 标本 馆 现 有 的 相关 标本 及 各 类 植物 志 的 记载 与 描述 ,为 保证 研究 结果 的 科学 性 ,分 类 学 家 应 尽 可 能 多 的 拥有 相关 的 资料 。 对 这 些 材料 的 收集 , 归 类 ,分 析 与 总 结 是 一 项 繁琐 又 单调 的 工作 。 有 鉴于 此 ,我 们 设计 了 NU- TAS 系统 , 即 数量 分 类 研究 的 自动 生成 系统 , 旨 在 为 分 类 学 家 提供 从 标本 采集 \ 标 本 查阅 到 文 本 分 析 与 转换 定量 分 析 的 服务 。NUTAS 系统 是 中 国 植物 标本 与 物种 信息 系统 的 一 个 组 成 部 分 。 2 NUTAS 的 各 子 系统 与 功能 NUTAS 系统 由 植物 标本 采集 系统 ,文本 分 析 与 转换 系统 ,定量 分 析 系 统 等 子 系统 组 成 。 2.1 植物 标本 采集 子 系统 植物 标本 采集 系统 供 标 本 采集 人 员 或 分 类 学 家 在 野外 采集 标本 时 用 ,在 设计 录 人 界面 系 统 时 ,我 们 参 用 了 中 国 科 学 院 植物 研究 所 标本 馆 的 标本 采集 卡片 ,标本 采集 数据 库 有 17 个 域 ， 域名 分 别 为 采集 人 采集 号 省 .市 (县 ) 小 地 名 、 生 境 海拔 性状、 胸 高 直径 、 体 高 . 叶 、 花 、 果 、 科 名 、 属 名 、 种 名 、 附 记 。 为 减少 人 为 的 错 论 及 数据 规范 化 的 考虑 ,我 们 将 录 人 界面 中 省 、\ 市 (县 ) 生境、 科 名 、 属 名 及 种 名 等 域 设计 为 组 合 框 的 形式 ,与 中 国 地 名 数据 库 、 生 境 数据 库 、 中 国 植物 名 称 数 据 库 相关 联 , 使 用 者 只 须 用 鼠标 单 击 组 合 框 中 符合 要 求 的 选项 即 完成 该 域 的 录 人 ，， 从 而 减少 了 击 键 次 数 。 2.2 文本 分 析 与 转换 子 系统 采集 来 的 标本 经 鉴定 无 误 后 ,对 野外 工作 时 形成 的 标本 采集 数据 库 经 过 适当 的 修正 和 补 充 , 即 可 由 本 系统 生成 文本 文件 ,一 个 记录 即 生成 一 个 对 应 的 文本 ,这 种 文本 的 描述 结构 类 似 于 植物 志 。 表 1 为 党 参 的 标本 采集 记录 中 的 性 状 、 体 高 \. 叶 花 果 等 域 的 描述 。 经 本 系统 处 理 后 所 得 文本 如 下 : 党 参 (Codonopsis pilosula (Franch, ) Nannf, ) 多 年 生 草 本 。 共 长 约 0.3 一 1 m。 叶 对 生 ， 有 长 柄 , 卵 圆 形 , 叶 全 缘 或 微 具 波状 边缘 。 花 单 生 枝 顶 或 生 叶 液 ; 碍 片 5, 宽 披 针 形 ; 花 冠 钟 状 ， 浅 绿色 ,5 浅 裂 ;雄蕊 5; 柱 头 3 一 5 裂 ; 子 房 下 位 ,3 一 5 室 。 莫 果 圆 锥 形 ,成 熟 时 项 部 昔 睛 间 室 - 446 + 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 背 开 裂 。 种 子 长 椭圆 形 ,褐色 ,无 必 。 Rl 党 参 的 标本 采集 记录 中 的 性 状 、 体 高 . 叶 花 果 等 域 的 描述 TER ”多年生 草本 体高 “” 约 0.3 一 1 m 时。 时 对 生 ,有 长 柄 , 卵 图形 , 叶 全 缘 或 微 具 波 状 边 缘 。 46 HE AE pe Ta AE LS, SEE ALIE ; ZE rE BPR , BR HS 浅 裂 ; 雄 B5;EK3I~-SR;i FR PU,3-5S 果 WRAEE ,成 熟 时 项 部 昔 片 间 室 背 开 裂 。 种 子 长 椭圆 形 ,褐色 ,无 翼 . 分 类 学 家 拥有 采集 来 的 标本 、 馆 藏 标本 的 文本 材料 以 及 各 类 植物 志 相 关 的 描述 文本 后 , 便 可 以 由 本 系统 将 它们 转换 为 性 状 描述 数据 库 。 为 便于 以 后 的 定量 分 析 ,该 数据 库 设 计 为 三 个 域 ,其 一 为 性 状 名 称 ,其 二 为 性 状 属性 ,其 三 为 性 状 值 。 应 该 说 ,这 是 本 系统 中 最 具 特 色 的 部 分 。 与 以 上 党 参 的 文本 相 联 系 的 性 状 的 编码 如 下 : 生活 型 ,无 序 多 元 性 状 。 草 本 ,1; 蕨 本 ,2; 木 本 ,3; 乔 木 ,4; 乔 本 状 ,5; 灌 木 ,6; 小 灌木 ,7; 亚 灌木 ,8; 落 叶 乔 木 ,9; 落 叶 灌 木 ,10。 生长 时 间 , 有 序 多 元 性 状 。 一 年 生 ,1; 两 年 生 ,2; 多 年 生 ,3。 ZK ,数值 性 状 。 取 株 高 或 蔡 的 长 度 。 叶 着 生 方 式 , 有 序 多 元 性 状 。 互生 ,0; 对 生 ,1; 轮 生 ,2。 叶 缘 ,有 序 多 元 性 状 。 叶 全 缘 或 波状 边缘 ,0; 饮 齿 ,1; 重 饥 齿 ,2。 花序 ,有 序 多 元 性 状 。 单 生花 序 ,或 数 个 生 枝 项,0; 总 状 花 序 或 疏 圆 锥 花序 ,1; 圆 锥 花序 或 BAIR FE FR 2 子 房 室 数 ,数值 性 状 。 取 子 房 室 数 。 果 有 裂 方式 ,有 序 多 元 性 状 。 室 背 开 裂 ,0; 室 间 开 有 裂 ,1; 孔 裂 ,2; 盖 有 裂 ,3。 MARA ,二 元 性 状 。 果 不 具 必 ,0; 具 必 ,1。 我 们 已 作出 了 比较 完备 的 双子 叶 植物 性 状 编码 的 数据 库 , 绝 大 多 数 双 子叶 植物 的 性 状 的 编码 已 塞 括 在 其 中 ,只 需 在 分 析 时 调用 即 可 ,少数 性 状 的 编码 由 系统 在 分 析 时 自动 生成 。 文本 经 转换 系统 的 处 理 后 所 得 数据 库 为 : 性 状 性 状 属性 性 状 取 值 名 称 党 参 生活 型 dmc 草本 生长 时 间 dmc 多 年 生 AK n 0.65 m 叶 着 生 方式 omc 叶 互 生 叶 缘 ome 叶 全 缘 或 波状 边缘 花序 omc 单 生 花序 子 房 室 数 n 4 果 裂 方式 ome 室 背 开裂 A BR be ER x 性 状 属性 中 dmc 表示 无 序 多 元 性 状 ,ome 表示 有 序 多 元 性 状 ,bc 表示 二 元 性 状 。 性 状 取 值 域 中 ,采取 文字 或 数值 广 式 没有 原则 差别 对 应 于 每 个 被 分 类 群 有 一 个 文本 描述 ,从 而 有 一 个 性 状 描述 数据 库 ,每 个 性 状 描述 数据 库 的 性 状 有 一 定 重 大 ,一 般 不 会 完全 一 样 。 系 统 将 所 有 的 性 状 汇集 ,形成 性 状 清单 。 分 类 学 家 未 必 对 所 有 的 性 状 感 兴趣 ,系统 可 以 让 分 类 学 家 有 选择 的 挑 出 一 些 性 状 , 其 界面 如 图 1。 tt 2 48 : NUTAS 系统 一 一 一 个 植物 数量 分 类 研究 的 自动 生成 系统 * 447 - 性 状 清单 ; 生活 弄 eK 叶 着 生 方式 MR 人 花序 了 房 宣 数 林 名 方式 BLE AP 图 1 性 状 选 择 界面 选择 操作 是 这 样 的 : 当 性 状 清 单 框 中 的 某 个 性 状 处 于 高 亮 状 态 时 ,用 鼠标 双击 该 性 状 , 则 该 性 状 将 移 到 选中 的 性 状 框 里 ,表明 该 性 状 将 用 于 作 数 量 分 析 ; 反 之 ,当选 中 的 性 状 框 中 的 某 个 性 状 处 于 高 亮 状 态 时 ,用 鼠标 双击 该 性 状 , 则 该 性 状 将 移 到 性 状 清 单 框 里 ,表明 该 性 状 将 不 用 于 作 数 量 分 析 。 选择 桔梗 科 的 党 参 ,桔梗 两 个 种 依 以 上 方式 分 析 ,选取 株 高 \. 叶 着 生 方 式 . 叶 缘 、 花 序 . 子 房 室 数 、 果 有 裂 方式 种 具 必 否 等 七 个 性 状 作 分 析 ,得 到 的 党 参 和 桔梗 的 性 状 描述 数据 库 ,编码 矩阵 如 表 2。 表 2 党 参 、 桔 梗 的 性 状 编码 矩阵 种 名 he Wet WR 花序 FRESH RATK HARA me 5.5 1 0 0 4 2 0 | HE 0.6 0 1 0 5 1 0 2.3 定量 分 析 子 系统 植物 文本 经 分 析 与 转换 后 ,得 到 的 数据 编码 矩阵 还 得 进行 标准 化 变换 ,比较 简单 的 方法 是 极 差 标准 化 方法 ,由 此 得 到 标准 化 的 矩阵 ,从 而 可 以 求 项 末 系 数 和 项 异 系数 。 在 项 异 系数 中 ， 我 们 采用 了 最 常见 得 平均 欧 氏 距离 系数 ,相亲 系数 中 采用 相关 系数 。 最 后 ,就 可 依据 这 些 系数 做 分 类 运算 。 分 类 运算 的 方法 很 多 ,本 系统 采用 了 简单 的 系统 分 类 法 :最 长 距离 法 和 最 短 距 离 法 ,由 此 得 到 聚 类 分 析 树 谱 图 。 这 些 涉 及 的 是 纯粹 的 数学 分 析 与 计算 机 处 理 的 问题 ( 徐 克 学 ， 1994). 3 讨论 与 结论 如 何 对 原始 数据 进行 分 析 变 换 和 编码 是 进行 定量 分 析 的 关键 ,决定 了 最 终 的 分 析 结 果 的 好 坏 。 以 往 的 系统 学 的 软件 ,要么 是 基于 数据 库 ,要 么 是 基于 格式 化 的 文本 。 基 于 数据 库 的 软 件 查询 和 检索 方便 ,但 一 般 的 数据 库 将 性 状 名 称 作为 数据 库 的 域 造 成 大 量 的 元 余 ,而 数据 库 格 式 的 固定 性 在 对 性 状 的 处 理 和 分 析 上 缺乏 灵活 性 。 基 于 文本 的 软件 虽然 在 处 理性 状 上 不 拘 一 格 ,但 随 着 数据 量 的 增 大 ,查询 和 检索 的 速度 又 难以 令 人 满意 。 在 本 系统 中 虽然 采用 了 数据 库 的 方法 ,但 却 将 性 状 名 称 作为 数据 库 的 阔 值 , 即 性 状 名 称 ,该 性 状 的 描 “ 述 值 和 该 性 状 的 编码 是 作为 一 个 数据 库 记 录 而 存在 数据 库 中 的 ,能 很 灵活 地 增删 或 修改 性 状 ,因而 对 进行 定量 分 析 提 供 了 方便 。 - 448 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 参考 文 南 徐 克 学 . 1994. 数量 分 类 学 . 北京 :科学 出 版 社 BAD. 1995. 支 序 系统 学 . 北京 :中 国 农 业 科 学 出 版 社 SR, SR. 1981. 植物 生态 学 的 数量 分 类 方法 . 北京 :科学 出 版 社 中 国 植物 学 会 数量 分 类 学 专业 委员 会 . 1997. 数量 分 类 学 与 微机 信息 处 理 研 究 进展 .昆明 :云南 科技 出 版 社 钟 扬 . 1995. 植物 分 类 信息 系统 概述 . 植物 学 通报 . 12( 增 刊 ):1-6 NUTAS——AN AUTO-PRODUCTION SYSTEM OF NUMERICAL TAXONOMY OF PLANTS Pan Xiaoming (Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093) NUTAS is an auto-production system of numerical taxonomy of plants. Among its several sub- systems, the text analysis and transformation subsystem is emphatically introduced in the present paper . Its features and uses are discussed using some examples. Key words: Coding of characters, Numerical taxonomy , Database Pk OL Ba EF :海洋 生物 分 类 数据 录入 质量 控制 的 一 种 方法 “449 - 海洋 生物 分 类 数据 录入 质量 控制 的 一 种 方法 、 陈 虹 勋 FR 《中 国 科学 院 南 海 海洋 研究 所 ,广州 ”510301) 摘要 海洋 生物 物种 多 样 性 实测 数据 录入 的 质量 控制 ,有 赖 于 相应 代码 系统 的 权威 性 及 其 可 用 性 ,在 目前 过 渡 情 况 下 ,也 可 采取 多 种 替代 办 法 实现 数据 录入 质量 控制 。WINDOWS #4 的 LOTUS & EXCEL 软件 较 方 便 有 效 ,本文 介 绍 了 采用 这 种 方法 录入 的 质量 控制 方案 及 其 效 果 。 关键 词 ”生物 分 类 数据 数据 质量 控制 ”数据 录入 1 We 生物 多 样 性 不 仅 提供 了 人 类 生存 不 可 缺少 的 生物 资源 ,也 构成 人 类 生存 的 生物 圈 环 境 。 我 们 面临 经 济 发 展 所 带 来 的 环境 污染 生物 多 样 性 丧失 等 突出 的 问题 。 我 国 的 生物 多 样 性 保 护 事业 尚 处 于 初级 发 展 阶段 (中 国生 物 多 样 性 保护 行动 计划 ，1995)。 多 样 性 的 研究 、 保 护 与 相应 的 信息 系统 关系 极为 密切 ,由 于 海洋 生物 数据 的 采集 具有 离散 性 与 随机 性 的 特点 ,使 其 原 始 数据 更 为 宝贵 ,如 何在 信息 系统 中 储存 并 "真实 "反映 所 采集 的 数据 ,在 多 样 性 信息 系统 中 ， 是 首要 的 和 不 易 解 决 的 。 南沙 群岛 及 其 邻近 海域 ,特别 是 珊瑚 礁 区 ,水 域 广阔 ,生态 系统 和 生物 类 型 多 样 而 复杂 ,是 海洋 生物 多 样 性 极 高 的 区 域 。 利 用 数据 库 管 理 实测 数据 ,是 该 区 海洋 生物 多 样 性 信息 系统 建 立 的 基础 工作 ,其 中 数据 录 人 的 质量 控制 是 相当 繁重 和 最 基本 的 。 如 果 采 用 代码 输入 法 ,能 相 当 有 效 地 实现 质量 控制 的 目标 。 但 至 今 为 止 ,还 缺乏 权威 性 的 、 完 整 的 海洋 生物 分 类 代码 系 统 , 已 有 的 代码 方案 还 存在 一 些 问题 ,例如 ,不易 编码 或 扩充 ,实用 性 较 差 ,有 一 定 的 局 限 性 ,不 能 像 “ 个 人 身份 证 "那样 简单 明了 、 便 于 确定 ,即使 生物 分 类 的 专业 人 员 也 难于 使 用 。 其 客观 因 素 是 生物 分 类 复杂 , 仅 动 物 分 类 系统 就 有 林 纳 、 达 尔 文 和 现代 学 者 三 种 看 法 (万 德 光 等 ， 1991)。 此 外 ,由 于 海洋 生物 科学 数据 "属性 "复杂 (BEMS, 1997), 而 在 海洋 生物 分 类 研究 中 ,通常 记录 属 种 的 鉴定 资料 ,专业 性 较 强 而 且 原 始 数 据 书 写 不 够 规范 (例如 属 种 名 称 或 缩写 缺乏 严格 规范 等 (中 国生 物 多 样 性 保护 行动 计划 ，1995) ,不 利于 非 专 业 人 员 的 录入 操作 ,即使 采用 "“ 双 录 和 人 法 "也 难以 确保 数据 的 “真实 "性 。 然 而 ,输入 数据 的 正确 性 又 是 至 关 重 要 的 。 目 前 ,实验 记录 的 海洋 生物 分 类 数据 基本 上 是 以 时 间 空 间 与 属 种 对 应 关系 的 方式 书写 的 ,使 得 海 洋 生物 同一 个 属 种 名 字 经 常 重复 出 现 。 即 ,同一 个 物种 常常 出 现在 不 同 的 时 空 坐标 上 ,很 难保 证 达到 微机 要 求 的 一 致 书写 格式 .不 利于 录 人 数据 的 质量 控制 .为 此 ,在 没有 代码 的 情况 下 ,我 们 试用 WINDOWS 平 台 上 的 LOTUS 或 EXCEL 软件 ,进行 生物 数据 库 的 录 人 操作 ,取得 了 较 好 的 效果 。 * 本 文 是 国家 科技 攻关 项 目 “ 南 沙 群岛 及 其 邻近 海区 综合 科学 考察 "的 “南沙 海区 综合 科学 数据 与 信息 系统 "课题 和 中 国 科学 院 生 物 多 样 性 信息 系统 海洋 分 部 的 共同 研究 成 果 “450 - 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 2 关于 代码 系统 林 奈 (Linne,1756) 早已 提出 了 生物 拉丁 文 命名 法 则 , 随 着 数据 信息 管理 系统 的 飞速 发 展 ,在 以 林 奈 体系 为 基础 的 多 种 生物 分 类 代码 系统 中 ,有 的 采用 生物 属 种 拉丁 文 的 简单 缩写 形 式 ; 有 的 使 用 离散 型 字母 数字 代码 ;而 有 的 则 是 严格 的 数学 型 代码 ,并 为 国际 海洋 数据 中 心 (NODC) 的 生物 分 类 代码 体系 所 采用 。 但 生物 学 分 类 是 复杂 的 , 仅 动物 学 分 类 观点 就 不 易 统 一 (万 德 光 等 ，1991) ,在 选用 海洋 生物 代码 系统 时 ,首先 必须 考虑 代码 的 权威 性 ,其 次 是 代码 的 唯一 性 、 完 整 性 扩充 性 及 易 读 性 等 。 从 数据 录 人 质量 控制 的 角度 看 ,不 少 代码 系统 的 可 识 别 性 较 差 ,不 利于 非 海洋 生物 的 专家 使 用 \ 不 利于 录 人 数据 的 质量 控制 ,如 果 让 生物 学 分 类 专 家 亲自 进行 数据 录 人 操作 是 不 可 想象 的 ;况且 , 当 出 现 分 类 上 不 同 观点 时 ,也 不 易 处 理 ,使 用 上 受到 限制 。 因 此 ,采用 过 渡 性 的 代码 系统 或 用 其 他 办 法 是 有 必要 的 ,对 解决 海洋 生物 数据 录 人 的 质量 控制 问题 也 是 有 效 的 。 3 代替 代码 录入 的 质量 控制 方法 目前 实验 记录 的 生物 分 类 数据 格式 是 二 维 表 格 ， 表 中 首 行 的 列 作为 海上 测量 站 位 数据 (时 空 坐标 ) , 表 中 其 他 行 的 各 列 作为 实测 的 属 种 名 和 各 测 站 的 具体 生物 量 数据 。 我 们 曾 采 用 代码 的 “ 增 量 ?法 进行 海洋 生物 数据 的 录 人 ，, 即 采用 准 代 码 库 和 分 类 库 并 配合 相应 程序 进行 录 人 操作 。 准 代码 库 记 录 生 物 属 种 名 和 对 应 的 准 代 码 ,分 类 库 记 录 原 始 数据 表格 的 实测 数据 和 属 种 全 名 (图 1) 。 录 人 操作 时 , 先 将 属 和 种 的 前 三 个 字母 作为 首选 准 代 码 在 准 代 码 库 中 进行 检索 ,检索 准 代码 和 相应 的 属 种 全 名 ,检索 成 功 .( 检 索 到 的 属 种 全 名 与 需 录 人 的 一 致 ) 并 验证 其 唯一 性 后 ,再 从 准 代 码 库 中 把 该 属 种 全 名 转 人 到 分 类 库 中 ,然后 ,输入 其 实测 数据 ;如 检索 结 果 为 非 唯 一 性 , 则 表明 须 增 加 属 种 名 字母 , 即 准 代 码 长 度 , 再 重新 检索 ,直至 检索 到 满足 要 求 的 唯一 一 个 记录 为 止 。 检 索 失 败 则 表明 该 准 代 码 在 准 代 码 库 中 不 存在 ,需要 增加 新 准 代 码 , 并 自 动 在 两 个 库 中 同时 输入 该 属 种 全 名 , 准 代码 库 中 的 准 代 码 是 不 等 长 的 。 此 方法 能 对 不 符合 微 机 书写 格式 要 求 的 生物 属 种 名 及 其 数据 录 人 质量 进行 有 效 控 制 , 同 时 也 完成 了 物种 数据 库 的 RA (Al 2). 但 上 述 方法 的 缺点 是 操作 过 程 中 重 码 机 会 较 多 ,并且 对 海洋 生物 的 浮游 生物 .游泳 生物 等 各 门类 都 要 编制 相应 的 程序 。 不 易 推 广 , 且 不 能 减少 录 人 工作 量 。 目 前 ,在 缺乏 权威 性 代码 系 统 的 情况 下 ,利用 LOTUS (FOR WINDOWS) 或 EXCEL (FOR WINDOWS) 输入 生物 分 类 二 维 表格 数据 具有 许多 优点 : 即 发 挥 了 WINDOWS 多 功能 、 多 任务 的 特点 ,又 充分 利用 了 LO- TUS 或 EXCEL 的 优越 性 ,将 LOTUS 或 EXCEL 与 FOXPROW 数据 库 系 统 软件 有 机 结合 , 作 为 数据 录 人 质量 控制 的 桥梁 (图 3)。 其 方法 是 :把 数据 输入 到 LOTUS 或 EXCEL 中 ,并 可 利 用 其 查询 功能 迅速 在 海洋 生物 数据 库 中 搜寻 是 否 存在 相同 的 生物 属 种 名 称 , 如 果 有 , 则 只 需 继 续 输 入 其 实测 数据 项 。 如 果 没 有 , 则 增加 新 记录 。 本 法 与 " 增 量 " 法 的 主要 区 别 是 不 采用 准 代 码 而 采用 属 种 全 名 来 作 判 别 标准 , 重 码 率 低 。 在 LOUTS 应 用 软件 中 已 具备 现成 的 查询 和 检 索 等 功能 ,因而 ,能 减少 编程 工作 量 , 适 应 性 广 。 由 于 屏幕 是 以 LOTUS 工作 表 的 形式 在 屏幕 上 显示 , 录 人 时 可 以 很 容易 看 到 当前 记录 前 后 的 若干 行 记录 ,便于 及 时 发 现 并 纠正 错误 。 录 人 结束 后 ,直接 把 工作 表 储 存 到 FOXPRO (FOR WINDOWS) 的 数据 库 文件 中 ,也 可 利用 LO- TUS 或 EXCEL 等 软件 直观 (所 见 即 所 得 ) 的 特点 ,以 表格 、 斜 体 \ 花 纹 边框、 图 形 等 多 种 方式 打印 其 录 人 结果 。 比 FOXPROW 中 专门 设计 的 打印 程序 方便 有 效 。 本 法 不 但 能 较 好 解决 因 书写 格式 引起 的 录 人 误差 ,而 且 减 少 录 人 工作 量 ;其 特点 是 : Pa SUL Bah Sie: 2 PF AE yp SP 8 HE SA SS Hd — PK + 45) * 增 量 法 录 人 程序 分 类 库 Wane 图 1 #WEeTEA 图 2 LOTUS 或 EXCEL 录入 数据 示意 图 按 准 代码 检索 属 种 全 名 输入 属 种 全 名 到 准 代码 库 分 类 库 准 代码 库 的 属 种 名 分 类 库 增加 准 代码 的 长 度 输入 实测 数据 分 类 库 图 3 增 量 法 流程 图 @ 方 法 简便 ,在 LOTUS 或 EXCEL 工作 表 上 无 需 专门 建 库 结构 定义 字段 和 字段 长 度 , 即 适应 性 广 ,其 工作 表 的 格式 结构 可 以 随意 更 改 , 并 可 以 随时 随意 在 任何 位 置 插 人 或 删除 记录 及 行列 转换 互 调 。 可 以 完全 与 原始 资料 格式 相应 地 输入 ,然后 按 合理 的 构思 和 布局 修改 ,重新 设 计 一 个 有 一 定 “ 自 由 度 " 的 理想 数据 库 ,达到 与 程序 输入 法 殊途同归 的 效果 。 Qs AMIR (静态 数据 传输 ) ,各 程序 之 间 的 数据 可 以 相互 交换 ,数据 得 到 了 充分 的 再 利用 。 例 如 海洋 生物 数据 库 数 中 相同 的 目 、 科 、 等 数据 项 都 可 利用 拷贝 功能 来 大 量 快速 输入 。 @DDE (Dynamic Data Exchange 动态 数据 交换 ) 连接 方式 或 OLE (Object linking and Embedding 对 象 的 连接 与 嵌 人 ) 功能 进行 动态 数据 连接 和 修改 数据 。 充 分 发 挥 J 了 WINDOWS 的 多 道 程 序 、 多 项 任务 特点 ,使 各 程序 和 各 任务 很 容易 转换 、 自 动 实现 信息 交换 。 例 如 ,在 连接 > 452 : 生物 多 样 性 与 人 类 未 来 LOTUS 数据 文件 FOXPRO 数据 文件 时 ,两 个 文 件 内容 可 建立 互动 关系 ,使 得 改动 LOTUS 数据 ,FOXPRO 数据 库 数据 也 相应 改动 。 即 在 一 个 程序 中 对 数据 的 修改 ,立即 在 另 一 个 程序 中 反映 出 来 ,实现 了 操作 环境 的 集成 和 自动 化 。 @ 昌 易于 实现 基本 统计 分 析 ,从 而 确保 其 实测 数据 的 正确 录 和 人 ,例如 ,在 输入 数据 时 我 们 可 以 临时 增加 平均 值 总 和 或 最 大 值 、 最 小 值 字段 。 当 录 和 人 完 一 个 记录 便 可 在 平均 或 总 和 或 最 大 值 、 最 小 值 字段 上 看 到 运算 的 结果 ,及 时 与 要 录 人 的 资料 对 比 ,及 时 检查 录 人 数据 质量 LES 录入 完 再 进行 校对 。 a, Oske45 WINDOWS 各 应 用 程序 之 间 风 格 一 致 , 易 于 充分 利用 现成 的 多 种 程序 、 工 具 和 WINDOWS 本 身 的 工具 ,可 完成 日 常事 物 管理 , 字 处 理 \ 画 图 以 及 通信 等 功能 ,通用 性 强 。 4 建议 1. 海洋 生物 代码 系统 在 分 类 数据 录 人 质量 控制 中 是 相当 重要 的 ,但 由 于 客观 实际 情况 ， 短期 内 难以 获得 实用 的 权威 性 和 有 效 的 代码 系统 ,采用 代替 方法 进行 质量 控制 是 必要 与 可 能 的 。 2. 在 替代 的 海洋 生物 数据 录 人 方法 中 ,利用 LOTUS 或 EXCEL 的 间接 输入 法 比较 理想 ， 其 快速 简单 ,通用 性 强 ,输入 的 数据 差错 少 , 可 信和 度 高 ,可 以 针对 初始 数据 格式 ,利用 LOTUS a EXCEL 的 灵活 性 和 方便 性 完成 数据 库 的 设计 及 录 和 人 ,使 其 更 适应 海洋 生物 分 类 数据 录 人 质量 控制 的 要 求 。 参考 文 献 中 国生 物 多 样 性 保护 行动 计划 .总 报告 编写 组 中 1995. 国 生物 多 样 性 保护 行动 计划 .北京 :中 国 环境 科学 出 版 社 蔡 淇 松 ， 周 锡 徐 等 . 1997. 海洋 生物 科学 实测 数据 库 及 其 信息 应 用 系统 设计 提要 中 国 科 学 院 南海 海洋 研究 所 . 大 亚 湾 海洋 生物 综合 实验 站 研究 年 报 . 2: 1994-1995 Fie, RARE. 1991. 药 用 动物 学 . 上 海 :上 海 科 学 技术 出 版 社 ，33 A METHOD TO CONTROL THE INPUT DATA QUALITY IN DATABASE OF MARINE BIOLOGICAL CLASSIFICATION Chen Hongxun, Cai Qisong (South China Sea Institute of Oceanology , Chinese Academy of Sciences, Guangzhou, 510301) Although the control of the input data quality in database of marine biological classification is mainly dependent on the authority and the applicability of the related code system , several other methods can also be used for the control purpose. The Lotus software and the Excel software on the Windows platform turn out to be quite effective. In this paper the control method and its ef- fect, which is realized by using these two softwares, are introduced. Key words: Marine biological classfied data, Data quality control, Data input | x rary eee os ‘Salpy Lar =, ha : ip ae i aaa a) , 本 ~* . ’ 4 : 4° 7 i : i : ’ 二 ‘ : af tah ‘ . Ab ny re 7 f . wv . aad welts! a : . : Me, \ _ 时 . 和 。 和 ' ‘ ‘ PE SOUR |). er Crt ete ie al P : : ‘ tie 7 ay we ARR aA San » a RAAB Se he ee oe 下 as ~~ y 7 ; ; Ww ; Me | mre #2 >: | ie eA. |, 16 Mi Obs 4 \S 和 状 oa 9 / a4 4 wi? wane 血 betes ae . yD 击 vit 人 es k 21. 28. 20cm Ss oo /*A ER ERA won i L. Ae hy bee 第 二 届 全 国生 物 多 样 性 保护 与 持续 利用 研讨 会 会 议 纪要 “ 455 - 附录 1 第 二 届 全 国生 物 多 样 性 保护 与 持续 利用 研讨 会 会 议 纪要 第 二 届 全 国生 物 多 样 性 保护 与 持续 利用 研讨 会 于 1996 年 11 月 20~22 日 在 北京 香山 召 开 。 本 次 会 议 是 由 中 国 科 学 院 \ 林 业 部 \ 农 业 部 、 国 家 环保 局 和 国家 教委 等 单位 联合 组 织 ,来 自 84 个 科研 教学 和 管理 单位 的 160 名 代表 出 席 了 会 议 , 代 表面 覆盖 全 国 26 个 省 自治 区 。 林业 部 保护 司 巡视 员 陈 人 杰 先 生 、 王 志 宝 副 部 长 致 开 幕 词 ,国家 环保 局 杨 朝 飞 司 长 .国家 教委 陈 冬 生 处 长 .中 国 科 学 院 王 韧 副 院 长 等 在 开幕 式 上 发 表 了 热情 洋溢 的 讲话 ,一 致 认为 此 次 会 议 适 逢 “ 九 五 "计划 实施 前 召开 , 必 将 对 我 国 今后 五 年 中 生物 多 样 性 保护 、 环 境 质量 改善 和 自 然 资 源 持 续 利 用 等 产生 深刻 影响 。 中 国 科 学 院 副 院 长 陈 宜 瑜 院士 致 闭 幕 词 。 他 深刻 指出 , 生 物 多 样 性 保护 不 仅 深 为 国家 社会 重视 ,政府 决策 ,而且 日 益 深 入 人 心 ,形成 公众 意识 。 尤 为 重 要 的 是 生物 多 样 性 已 成 为 当今 科学 界 研究 的 热点 之 一 。 积 极 推进 生物 多 样 性 保护 事业 的 发 展 , 将 有 利于 我 国 缓解 人 口 增 长 和 经 济 发 展 而 带 来 的 压力 ,并 使 我 国 丰富 的 生物 多 样 性 得 以 妥 善 保 护 和 生物 资源 能 持续 利用 。 会 议 分 大 会 主题 报告 与 分 组 专题 报告 两 种 交流 形式 。 洪 德 元 院士 . 故 维 著 院 士 、 陈 灵芝 教 授 、 钱 迎 倩 教授 . 李 典 度 教 授 、 汪 松 教授 等 17 位 专家 做 了 大 会 报告 ,内容 包 括 物种 多 样 性 、 菌 物 多 样 性 、 生 物 多 样 性 科学 前 沿 、 生 物 多 样 性 的 经 济 价值 .遗传 多 样 性 ` 生 物 安 全 、 外 来 生物 、 自 然 保护 区 管理 、 森 林 多 样 性 .生物 多 样 性 与 生命 科学 、 多 样 性 分 布 格局 .野生 近 缘 种 动物 种 质 资 源 等 。 这 些 报告 内 容 丰 富 , 议题 广 泛 ,尤其 涉及 到 部 分 国际 生物 多 样 性 研究 的 前 沿 领域 。 共 有 32 位 代表 在 分 组 会 上 做 了 专题 报告 AAS :濒危 种 迁 地 保护 火烧 迹地 物种 恢复 、 早 春 植 物 多 样 性 人 工 林 生 物 多 样 性 ,水 域 生态 系统 多 样 性 \ 湿 地 生物 多 样 性 小 种 群 灭绝 的 计算 机 模 拟 、 种 群生 存 力 、 易 地 保护 与 多 样 性 保持 城市 建设 与 多 样 性 变化 \ 水 利 工 程 对 环境 影响 等 。 代表 们 就 上 述 报告 内 容 展开 了 热烈 讨论 ,大 家 一 致 认为 ,四 在 国际 有 关 部 门 大 力 支持 和 科 技工 作者 的 努力 探索 下 ,我 国生 物 多 样 性 保护 事业 已 取得 了 阶段 性 研究 成 果 , 已 初步 形成 了 具 有 中 国 特色 的 研究 内 容 , 某 些 研 究 领 域 已 与 国际 接轨 。@ 经 过 十 余年 的 研究 锻炼 和 工作 积累 ， 我 国 已 形成 了 一 支 以 中 国 科学 院 为 龙头 ,大 专 院 校 和 地 方 院 所 参加 的 生物 多 样 性 科研 队伍 ,其 专业 覆盖 面 较 广 规模 较 大 、 年 龄 结构 较 合 理 。@@ 生 物 多 样 性 保护 已 不 仅 是 科学 研究 的 议题 ， 而 且 已 成 为 政府 行为 和 全 面 行动 ,生物 多 样 性 保护 对 国际 民生 的 影响 力 日 渐 增 大 。@ 四 虽然 我 国生 物 多 样 性 研究 已 渡 过 初创 阶段 , 且 取 得 一 定 成 绩 。 但 要 清醒 认识 到 距 国际 水 平 前 沿 有 不 小 距离 , 且 我 国生 物 多 样 性 研究 面临 着 严峻 考验 ,一 方面 我 国生 物种 类 丰富 ,是 世界 生物 多 样 性 “ 特 丰 ”的 关键 国家 之 一 ,生物 多 样 性 研究 对 我 国 帮 至 世界 具有 重要 意义 ,但 另 一 方面 ,我 国 人 口 多 耕地 少 、 资 源 贫乏 、 环 境 恶 化 ,对 生物 多 样 性 保护 事业 造成 不 利 影响 ,因此 ,生物 多 样 性 保护 不 仅 关系 到 社会 经 济 发 展 ,又 影响 到 资源 持续 利用 和 环境 保护 。 经 过 交流 和 讨论 ,代表 们 认识 到 近期 应 开展 的 主要 研究 包括 :完成 物种 本 底 调查 ,研究 生 物 多 样 性 的 发 生 和 灭绝 过 程 ,以 物种 多 样 性 为 基础 重点 开展 生态 系统 多 样 性 研究 ;确定 关键 问题 ,在 关键 地 区 应 用 关键 技术 对 关键 物种 进行 深入 研究 : 干 拢 和 生境 丧失 对 物种 濒危 的 影 响 ,物种 有 效 种 群 的 重建 与 退化 生态 系统 的 恢复 :生物 多 样 性 经 济 价值 的 评估 及 其 国际 决策 和 国民 经 济 的 影响 ;生物 多 样 性 保护 与 自然 资源 持续 利用 的 关键 。 这 次 会 议 在 全 体 与 会 代表 的 共同 努力 下 ,取得 了 满意 的 结果 ,大 家 在 有 关 生 物 多 样 性 研究 - 456 ° 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 目标 和 内 容 上 达成 了 共识 。 这 必 将 会 激发 广大 科技 人 员 的 工作 热情 ,而 使 我 国生 物 样 性 研究 跃 上 一 个 新 的 台阶 。 第 二 届 全 国生 物 多 样 性 保护 与 持续 利用 研讨 会 大 会 报告 (以 报告 人 姓氏 拼音 为 序 ) 报告 人 hk & @ 目 陈 家 帘 生物 多 样 性 与 生命 科学 RARE 生物 多 样 性 科学 前 沿 陈 幼 春 中 国家 养 劲 物种 质 资源 及 其 保护 BER 中 国 作物 野生 近 缘 种 及 其 保护 m RK 区 域 植 被 对 全 球 变化 的 响应 与 景观 多 样 性 洪 德 元 中 国 野生 植物 的 现状 及 其 保护 研究 了 胡 志 兄 遗传 多 样 性 研究 的 意义 及 其 进展 HAS 中 国 森 林 多 样 性 及 其 保护 李 渤 生 青藏 高 原 的 生物 多 样 性 及 其 保护 SAR 定量 分 析 方法 在 生物 多 样 性 保护 中 的 应 用 Qi ff 经 遗传 修饰 生物 体 (GMOs) 释 放 对 环境 的 影响 -生物 安全 REE 菌 物 多 样 性 及 其 对 人 类 生存 的 价值 Se 外 来 种 与 生物 多 样 性 保护 ER 生物 多 样 性 的 就 地 保护 与 持续 利用 王 祖 望 中 国 野生 动物 资源 的 保护 与 持续 利用 应 俊生 中 国 植物 多 样 性 的 分 布 格局 及 其 特有 性 附录 2: 作 者 索引 : 457 - 附录 2 作者 索引 RE + … 37 REE 253 x) fh: … 24 ce Se 423 黄 棉 130 刘 玉 明 :… -- 229 fe eee 400,449 黄 培 佑 77 SER + 224 FEU REA Teena … 438 刘 志 be) Bee 358 黄 文忠 pp 199 刘 忠 义 -- 438 曹 永生 asoeosooosoo oo oo。 423 黄 亦 存 pp 161 类 治平 … ++ 438 常 杰 … 81,86 黄 英 次 pp 378 FO Bee + 81 RARE cere ee cree erence eee eee 12 BK 161 B@#% … -- 104 eT ih 449 Bie 302 ” 陆 大 根 SO PRR .………… 17$ ,2$3 ,316 VOPR FR pp 199 ” 陆 健 健 wwe ee eee eee eee ee 68,416 陈 清 明 sseeceeesseseeseosee。 416 Rill 388 bh 峻 … core 3] 陈 贤 晓 - 81 FLiBR& … 141 陆 树 刚 eee eee eee eee eee eee 109 陈 宜 瑜 …: 15 # #e - 130 FRA pp 429 陈 耘 … … 0 485155 李 朝 达 … + 237 马克 平 本 + 438° BRM 145 269 ,275 ,288 ,309 ,316 Zz i: 370 FW -95 Bee ebeaa 77 BER - 24,31 FRR 150 BRE *- 218 董 志 刚 oe 354 BAR 260 mike teeeeeeesees 293,297 杜 万 秋 es | 李 庆 梅 - 91] GPK sere 3] YORE BE creer cee eee eee eeeeee 388 李晓红 eee 37 «eZ - 265 Rees 253,275,288 302 ” 李 欣 海 seeensser ese een ees 150 fe 健 “823 =e oe 265 284 199 THF -- 218 BB ceecreeeeeeeeeeees 81,86 李 友 刚 137 +k +» 438 葛 玉 香 .pp Cy 李 玉 祥 pp 358 RAG … -- 130 人 24 BE 43 欧阳 彦 如 302 ee: eee 68 林 刚 PP 438 潘 孝 铭 445 ee 339 XA Bree eee cee eee teen eees 194 FHA 114 AB] IG Reece eee eee eeeereees 406 I fal SR weeserees 275,316 ESRF ev 210 7 oly a Se 130 KU AAR creeee cee cee eee eee ees ee so ee 31 RZ il ears rvcn's covers 269 刘 宏 茂 sdetekusvaveraviertews 237 秦 国 强 … .81 胡 东 pp 137 XY BE wee reece eee ee erences 218 Be WA vee ween eee e nee wee eee 384 胡 隐 月 pp 297 XY BR HA cee ee eee rere ee eee eee 378 FAA SE we eee cee cence eee e eens 54 BA RR BA cee cee creer eee e eee cee eee 19 (|) TO (0 cee 365 华 日 刚 wee eee eee eee eee eee eee 302 刘 Fr vee cecceeceecereeeceeees 43 ee 2 Oo .9 309 MMAR …: 104 XU YER ce eee cee ee eee e eee ees 429 沈 育 杰 .pp 37 黄 上 辽 pp 205 刘 晓 娟 cee eee reece rere eee eee 1c) Ge 2) 7 210 458 th 3 175 沈 泽 吴 104 苏 维 词 260 16 FE vere eee ee eee e eee eee eee 63 BER See cecceensn ees sevens 370 佟 凤 勤 14,438 万 师 强 wns ain siaiolapa/sie. s.6(6ieiwiecims oh, EH yr 416 ERG - 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Sr) --- 253,275,288 ,302 玉 应 祥 pp 237 BE led as 194 EAS: 384 EEK se TY ER 109 EGE t.! 魏 春 354 温 远 光 130 文祥 凤 130 Ree as 104 FRA A pp 339 FAG FH ae jl 4 伍 玉 明 eis binis’e.s sitwinie’ sin’ 395 ,434 夏 经 世 0 395 ,434 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 肖 维 良 3 有 199 123 能 四 清 sialecie/e\Suclans visas easjaiae = 95 徐 信 荣 pp 185 徐 振 帮 aeeaaeeaseeaaeasaaaa 293 PRANK. 证 ea 3 杨 大 荣 pp Has | ee | :37 杨 兴 185 杨欣 明 pp 31 杨 玉 成 pp 358 EE FKL cee ceecceceecneeeeeee 269 游 水 生 pp 339 于 长 青 …………………… 48 ,388 FRB ……… 9 205 于 顺利 和 275 于 砚 民 pp 345 S.C 438 RAB: -- 86 | es: eer rere 37 张 桂 燕 … 269 张剑锋 199 aK PK YR ee 48,155 ee 109 张 淑 萍 oo cen cncaes cocenscas 282. aK AE SE = 137 张 贤 珍 423 张 新 时 oon eaaiaaaasaa 本 本 323 ak WF “a0 48 4L -- 130 赵 秀 海 293 ,297 KX Ee wee ccc cce cee ccncasens 429 赵 正 阶 cee cee cee eee eee eee eee 194 KFA ee cine esidie am niaiam 104 BR 309 周 东 坡 pp 210 周 继 忠 130 fal FF 185 al BT 130 Fal #8 二 到 朱 华 pp 237 FFE cee cee cee cee eee eee eee 406 朱 建 中 oo ceuscececinsisve cia 282 Fe PK WE 00s one ceieioe.s ucinisigielanmianre 95 朱 忠 保 95 AB {= 205 附录 3 高 立志 高 贤明 附录 3: 第 二 届 全 国生 物 多 样 性 保护 与 持续 利用 研讨 会 会 议 通讯 录 。 459 第 二 届 全 国生 物 多 样 性 保护 与 持续 利用 研讨 会 会 议 通 讯 录 职称 /职务 院士 / 副 院 长 巡视 员 司 长 研究 员 / 副 院 长 副 处 长 研究 员 / 副 局 长 . 高 工 中 国 首席 代表 工程 师 助 研 记者 硕士 研究 生 工程 师 / 副 站 长 ltt *» 中 国 科 学 院 林业 部 野生 动物 和 森林 植物 保护 司 国家 环保 局 自然 保护 司 中 国 农 业 科学 院 国家 教育 委员 会 科技 司 中 国 科 学 院 协 调 局 中 国 科 学 院 南海 海洋 所 中 国 科 科学 院 水 生生 物 所 山东 大 学 生物 系 浙江 农业 大 学 园艺 系 丹东 市 环保 生态 中 心 At ak BR RE FP Ls 武汉 大 学 生物 系 中 国 科 学 科 院 植物 所 湖南 东 洞 庭 湖 自 然 保护 区 管理 局 中 国 农业 科学 院 畜 牧 所 澳大利亚 ICT 公司 中 国 分 公司 中 国 科 学 院 计 划 财 务 局 中 国 农业 科学 院 生 防 所 中 国 林业 报社 南开 大 学 生物 系 丹东 市 环保 监测 站 中 国 农业 科学 院 品 资 所 河南 农业 大 学 中 国 科 学 院 植物 所 中 国 农业 科学 院 特 产 研 究 所 安 普 科 技 中 心 中 国 科 学 院 植物 研究 所 中 国 科 学 院 植物 研究 所 中 国 科 学 院 植物 所 中 国 21 世纪 议程 管理 中 心 中 国 科 学 院 昆 明 植 物 所 邮编 100862 100714 100035 100081 100816 100862 510301 430072 250100 310029 118000 100076 430072 100093 414000 100094 100086 100864 100081 100714 300071 118001 100081 450002 100093 132109 100101 100093 100093 100093 100080 650204 电 话 68597609 64229944 66153366 — 5732 62172266 — 3864 66096519 68597550 84451335 — 518 027 — 7883481 — 2180 8903861 — 2524 0571 — 6998126 0451 — 2122886 67992107 7882712 — 2869 62591431 — 6288 0730 — 8244753 62581177 — 3028 62175319 68213344 — 4204 62172947 64229944 — 3648 022 — 3502238 0451 — 6061877 68314433 — 2726 0371 — 3933922 62590296 0431 — 2323477 010 — 62370556 62591431 - 6277 62591431 — 6445 62591431 - 6263 62626057 0871 — 5150660 — 3815 460 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 郭 永 立 ”编辑 中 国 农业 出 版 社 100026 65005926 和 太平 ”讲师 广西 农业 大 学 林学 院 530001 0771 - 5628271 何 文 现 “ 研究 生 华东 师范 大 学 河口 所 200062 021 - 62577577 侯 淑 琴 HL 中 国 科学 院 植物 所 100093 62591431 — 6216 fei PAE Ba Ab 中 国 农 业 科学 院 100181 62174131 Wk BRA 中 国 科学 院 植物 所 100093 62591431- 6221 黄 文 忠 “硕士 广东 省 昆虫 研究 所 510260 020 - 84191724 RR PENT 中 山大 学 生命 科学 院 520320 84186300 - 2958 RK BF 中 国 科学 院 微生物 所 100080 62555692 ZEKE PFA 新 疆 大 学 生物 系 生 态 室 830046 62571277 BA ”研究员 中 国 林业 科学 研究 院 100091 62889550 爹 启 宏 “ 副 研 / 副 处 长 中 国 科学 院 植物 研究 所 100093 62591431- 6217 SLAB he 研究 员 中 国 科学 院 植物 所 100093 62591431 — 6437 李 渤 生 DEK 中 国 科 学 院 植物 研究 所 100093 62591431 — 6066 MB TA BIT 中 国 科 学 院 动物 所 100080 62555612 SIA Bit 山东 大 学 生物 系 250100 8903861 - 2524 EAR TA 贵州 科学 院 山地 资源 研究 所 550001 0851 - 6837571 李 清 淑 ” 副 主编 《生态 学 报 》 编 辑 部 100085 62925522 - 3181 李 欣 海 “博士 生 中 国 科学 院 动 物 所 100080 62557570 李 松 岗 MAR 北京 大 学 生命 科学 学 院 100871 62751860 ERE “副教授 中 国 农业 科学 院 畜牧 所 100094 6281177 — 3133 李 玉 祥 ”工程 师 辽宁 双 台 河口 国家 级 自然 保护 区 管理 处 124010 0427 - 2825411 刘 宁 副教授 贵州 师范 大 学 生物 系 550001 6827380 x) 演 BDF 广西 植物 研究 所 541006 0773 - 3550090 刘 伯 文 ”高 工 东北 林业 大 学 153106 0458 - 3432227 MH ”讲师 中 山大 学 510275 020 — 84186300 — 2808 刘 祥 君 “博士 生 东北 林业 大 学 150040 0451 — 2190677 WEE AK 河南 农业 大 学 450002 0371 - 3933922 类 治平 ”工程 师 中 国 科学 院 协调 局 100864 68597576 Bi i BA BE 新 疆 农业 科学 院 品 种 资源 研究 室 830000 0991 - 4520311 BARE = DE 中 国 农 业 科学 院 生 防 所 100081 62172947 陆 树 刚 “副教授 云南 大 学 生态 所 650091 0871-5151312-31192 罗 ih 讲师 中 国 21 世纪 议程 管理 中 心 100080 62626057 BRA BL 中 国 科 学 院 微生物 所 100080 62551764 马克 明 ”博士 后 中 国 科学 院 生 态 环境 研究 中 心 100085 62923562 马克 平 ”研究 员 中 国 科 学 院 植物 所 100093 62591431 - 6285 mK ”副教授 西南 农业 大 学 630716 0811 — 8863961 - 3795 (204 = BAD / Bl ATK 黑龙 江 省 科学 院 自 然 资 源 研究 所 150040 0451 - 6664613 附录 3: 第 二 届 全 国生 物 多 样 性 保护 与 持续 利用 研讨 会 会 议 通讯 录 + 461 . 副 研 副 研 / 副 所 长 助教 研究 员 院士 副 处 长 副教授 副教授 助 研 副 研 博士 后 助 研 博士 研究 员 / 主 任 讲师 研究 员 / 所 长 研究 生 副 研 / 副 所 长 工程 师 研究 员 工程 师 副 研 / 副 主 任 编审 助 研 研究 员 中 国 农业 科学 院 土 肥 所 中 国 科学 院 新 疆 生 物 土 壤 沙 漠 所 复旦 大 学 生物 系 中 国 科学 院 植物 所 中 国 农业 大 学 辽宁 省 林业 厅 经 营 处 南开 大 学 北京 农学 院 园 艺 系 北京 自然 博物 馆 植物 室 中 国 林业 科学 研究 院 中 国 科学 院 植物 所 中 国 科 学 院 综 考 会 国家 环保 局 自然 保护 司 中 国 农业 科学 院 水 舟 所 复旦 大 学 环 资 系 中 国 科 学 院 生物 学 部 中 国 科学 院 植物 所 中 国 农业 科学 院 土肥 所 中 国 科学 院 植物 所 《生物 多 样 性 ?编辑 部 庐山 植物 园 河南 大 学 地 理 系 北京 林业 大 学 森林 资源 与 环境 学 院 北京 师范 大 学 《生物 学 通报 ?期 刊 社 山东 大 学 生物 系 中 国 科学 院 植物 研究 所 中 国 科学 院 昆 明 植 物 所 湖南 省 怀化 地 区 林业 局 中 国 科 学 院 动物 研究 所 新 疆 大 学 生物 系 生 态 室 广西 植物 研究 所 WRF ARI RBM 中 国 科 学 院 昆 明 植物 所 中 国 科 学 院 动物 所 At aR ME HE PO 中 国 科学 院 植物 所 黑龙 江 丰 林 国 家 级 自然 保护 区 管理 局 西北 植物 研究 所 100081 830011 200433 100093 100094 110001 300071 102206 100050 100091 100093 100101 100035 310006 2000433 100864 100093 100081 100093 100093 332900 475001 100083 100875 250100 100093 650204 41800 100080 830046 541006 364303 650204 100080 100076 100093 153033 712100 62716531 — 316 0991 — 3835294 021 — 65492222 — 3830 62591431 — 6003 022 — 3502335 69731211 67024431 — 3060 62582211 — 669 62591431 — 6263 62031117 66153366 — 5725 3325711 021 — 65492222 — 3830 68597421 62591431 — 6263 62716531 — 316 62591431 — 6221 62591431 — 6137 0792 — 8285402 0378 — 5961497 62324411 — 2123 62207645 8903861 — 2524 62591431 0871 — 5150660 — 4804 0745 — 2257852 62555809 0991 — 2862753 - 2554 0773 — 3550103 0597 — 4683986 0871 — 5150660 — 3625 62562712 67992107 62591431 — 6087 0458 — 3812013 0910 — 7013363 - 462 - 生物 多 样 性 与 人 类 的 未 来 Wee Bo 西北 植物 研究 所 712100 0910 - 7012202 - 7480 HiT BB 国家 环保 局 南京 环 科 所 210042 025 - 5403542 杨 F 一 编审 《植物 杂志 》 编 辑 部 ,北京 西 外 大 街 141 号 100044 68353831 — 306 th % 博士 南京 师范 大 学 生物 系 210097 3729111 — 3328 HAs ”高 工 . 所 长 湖南 省 通道 县 林 科 所 418500 0745 — 8623078 杨 福 合 ” 副 研 / 副 所 长 中 国 农业 科学 院 特产 研究 所 132109 0431 - 2323477 严 A] 副 处 长 林业 部 保护 司 100714 64229944 AeA Ba 国家 自然 科学 基金 委员 会 生命 科学 部 100083 62016655 — 2086 郑 KR 研究 实习 员 中 国 科学 院 植物 所 100093 62591431 — 6285 MRE RHR 中 国 科学 院 植 物 所 100093 62591431 — 6142 叶 万 辉 教授 黑龙 江 中 医药 大 学 150040 0451 — 2114453 ak Fr 研究 员 中 国 科学 院 植物 所 100093 62591431 - 6221 张 林 源 © BADE 北京 康 庆 中心 100076 67992107 KBR ”编审 植物 学 报 100093 62591431 - 6133 KMS It 山东 大 学 生物 系 250100 8903861 - 2524 Kee wa 国家 教育 委员 会 科技 司 100816 66096519 游 水 生 ”讲师 福建 林学 院 353001 0599 - 8508080 RT ARE 国家 环保 局 自然 保护 司 100035 66153366 ~ 5725 FLA BI 中 国 科学 院 昆 明 动 物 所 650223 0871 - 5140390 REP Bt 山东 大 学 生物 系 250100 8903861 — 2524 KBR BR 中 南 林学 院 412006 0733 - 8701631 — 2610 RRL HER 中 国 科学 院 长 春 地 理 研 究 所 130021 0431 — 5650457 赵 秀 海 “副教授 吉林 林学 院 132013 0432 — 466333 - 2034 左 家 哺 “副教授 湖南 林业 高 等 专科 学 校 421005 0734 — 8414514 FA BR 武汉 大 学 环 科 系 430072 027 - 7882712 - 2682 周 涌 研究 生 中 国 农业 科学 院 土肥 所 100081 62716531 — 327 周 立 阳 博士 后 中 国 科学 院 动物 所 100080 62557570 Ret BR 北京 大 学 生命 科学 学 院 100871 62755184 周 永 刚 ”研究生 中 国 科学 院 植物 所 100093 62591431 — 6221 附录 4: 国 内 近年 出 版 的 生物 多 样 性 方面 的 出 版 物 简 介 ( 续 1) - 463 - 附录 4 国内 近年 出 版 的 生物 多 样 性 方面 的 出 版 物 简 介 ( 续 II) 1 正式 出 版 物 1.1 李 博 ( 主 编 ).1995. 草 地 生物 多 样 性 保护 研究 .呼和浩特 : 内 蒙古 大 学 出 版 社 1.2 农业 部 生物 多 样 性 保护 行动 计划 专家 组 编 .1996. 中 国 农业 部 门生 物 多 样 性 行动 计划 . 北 m: 中 国 农 业 出 版 社 ,47.5 万 字 1.3 中 国 科 学 院 南沙 综合 科学 考察 队 .1996. 南 沙 群岛 及 其 邻近 海区 海洋 生物 多 样 性 研究 (II). 北京 : 海洋 出 版 社 ,25 万 字 1.4 陈 灵芝 、 陈 清 朗 、 刘 文 华 .1997. 中 国 森 林 多 样 性 及 其 地 理 分 异 .北京 :科学 出 版 社 ,38 万 字 1.5 胡 志 昂 , 张 亚 平 (主编 ).1997. 中 国 动 植物 的 遗传 多 样 性 .杭州 : 浙江 科学 技术 出 版 社 ,35 万 字 1.6 蒋 志 刚 、 马 克 平 、 韩 兴国 (主编 ).1997. 保 护 生 物 学 .杭州 : 浙江 科学 技术 出 版 社 ,43 万 字 1.7 裴 盛 基 、 许 建 初 、 陈 三 阳 、 龙 春 林 (主编 ).1997. 西 双 版 纳 轮 软 农业 生态 系统 生物 多 样 性 研 究 论文 报告 集 . 昆 明 :云南 教育 出 版 社 ;:25.7 万 字 1.8 薛 达 元 .1997. 生 物 多 样 性 经 济 价值 评估 :长 白山 自然 保护 区 案例 研究 .北京 :中 国 环境 科 学 出 版 社 ,28.0 万 字 1.9 汪 松 ` 马 敬 能 (主编 ) .国际 环境 合作 与 可 持续 发 展 :保护 中 国 的 生物 多 样 性 .北京 :中 国 环 境 科 学 出 版 社 ,28 万 字 1.10 Richard B. 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