2017年03月08日 星期三


地球屋脊上的“秘密花园”——洪德元院士解读泛喜马拉雅植物密码

2017-03-08 14:25:00   来源:光明日报      作者:李盛明

当人们走进辉煌的伦敦自然历史博物馆时,很难意识到,让它变得美轮美奂的许多植物,是来自西方人眼中的神秘东方。那里有两株漂亮的野生大花黄牡丹,就种在大门口两侧的花坛里。这种观赏价值极高的植物装点着英国人的花园,但在它位于遥远东方的原产地却已近乎濒危。

光明图片/视觉中国

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  约瑟夫·道尔顿·胡克(Joseph Dalton Hooker),胡克(1817年6月—1911年12月),是19世纪英国著名的植物学家和探险家,是地理植物学的创立者和达尔文的挚友,曾任英国皇家植物园邱园(Royal Botanical Gardens, Kew)的主任长达二十余年,获得多项英国植物学界的最高奖项。

  卡尔·冯·林奈(Carl von Linné),林奈(1707年5月23日-1778年1月10日),瑞典植物学家、动物学家和医生。他奠定了现代生物学命名法二名法的基础,是现代生物分类学之父。

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  当人们走进辉煌的伦敦自然历史博物馆时,很难意识到,让它变得美轮美奂的许多植物,是来自西方人眼中的神秘东方。那里有两株漂亮的野生大花黄牡丹,就种在大门口两侧的花坛里。这种观赏价值极高的植物装点着英国人的花园,但在它位于遥远东方的原产地却已近乎濒危。

  迷人的东方不只有大花黄牡丹——泛喜马拉雅地区是地球的最高点,该地区是全球生物多样性中最为重要的基因库之一,保护国际(IUCN)确定的全球34个生物多样性热点地区之中有3个都在这里。因此,不少欧洲的植物学家都曾在这个地区留下了足迹。

  泛喜马拉雅地区是个自然宝库,这里到底有多少大自然赐予的宝藏,需要认真严谨的植物学家,一点一滴地挖掘。

  《泛喜马拉雅植物志》是一项由中国主导多国参与的大型英文版植物志编撰工程。该项目计划利用12年的时间,对泛喜马拉雅地区的植物种类进行全面、系统、科学的记录,在考证现有泛喜马拉雅地区植物资源史料的基础上,对重点地区和空白地区补充考察和采集,最后总结、集成和提高,从而形成一部世界上最大、最有特色的英文版自然地理区植物志。日前,本报记者针对这一重点项目,专访了中国科学院院士洪德元。他在采访中介绍了西方人在泛喜马拉雅地区考察的历史,并强调为使社会和经济朝生态保护方向进行,保护泛喜马拉雅地区生物多样性的国家间合作与协调刻不容缓。

东方神秘植物王国的吸引力

   洪德元院士介绍说,泛喜马拉雅地区覆盖了7个国家,其中印度、巴基斯坦、缅甸、尼泊尔、不丹都曾是英国的殖民地。这个区域自然地理独特,这里的植物对于全世界的植物学家来讲,都颇具吸引力。当然,基于殖民历史的原因,英国人曾在这个区域投入了大量精力。早在19世纪初,英国人就开始在泛喜马拉雅地区采集植物标本了,其中最有名的是后来官至邱园(英国皇家植物园)园长的约瑟夫·道尔顿·胡克。

   胡克和他的助手从1847年开始在泛喜马拉雅地区活动,并持续近20年。胡克于1875出版了《英属印度植物志》。当年为了编辑出版《英属印度植物志》,胡克在印巴北部、尼泊尔、不丹采集了大量的植物标本,现在这些标本大多保存在邱园和伦敦自然历史博物馆里。《英属印度植物志》的编撰当然非常了不起,但那毕竟是150多年前的事了。与现在相比,当时采集的标本量还是相当有限。因此,我们还要在这个地区进行更高层次的摸底考察,一方面增加考察的覆盖面,另一方面也填补原本考察的遗憾和空白。

   除了英国人之外,法国人和日本人对泛喜马拉雅地区的植物也抱有强烈的兴趣。19世纪末,法国传教士赖神甫在云南相继发现了紫牡丹(1884年)和黄牡丹(1887年),并把它们的种子送到巴黎自然历史博物馆播种,随后又传入英国。黄牡丹在欧美多个国家的植物园和私人花园中种植,但当后来观赏价值更高的大花黄牡丹被发现并引种后,黄牡丹逐渐被其代替。日本东京大学的著名植物学家原宽(Hara Hiroshi)从20世纪60年代开始每年定期带着学生一起在东喜马拉雅地区考察,并出版了一些植物记录。虽然原宽本人已经过世,但是日本人在这一地区考察的传统一直在延续。

  直到现在,英国的植物学家依然在泛喜马拉雅区域活跃着,前些年出版了《不丹植物志》后,现在英国人又投入精力做《尼泊尔植物志》。由英国爱丁堡皇家植物园牵头做的《尼泊尔植物志》1997年开始启动项目,但到目前只出了一本。

生态脆弱的泛喜马拉雅地区

   洪德元院士说,自然环境对于一个国家来讲至关重要。现在自然灾害频发,除了气候本身的原因之外,森林的乱砍滥伐是重要原因之一。大自然养育了人类,我们的衣食住行都离不开它。如今我们都开车,而轮胎制造就离不开大自然里的橡胶树。杂交水稻那么有名,三系配套的理论也早就成形,但是想要获得成功却一样离不开大自然的恩赐。所谓三系配套指的是雄性不育系、恢复系和保持系,缺一个都不行。袁隆平的助手李必湖当年是在海南的一个水沟里偶然找到了适合的远缘多年生野生雄性不育系水稻,后来依靠它才成功做成了杂交水稻。保护原始森林就是要保护生物的多样性,在考察中我们发现,泛喜马拉雅地区的生态环境脆弱,面临危机。好多树木一旦砍伐,林下的植物就无法生存了,林木毁坏又导致了水土流失,继而引发泥石流。砍伐树林是对整个生态系统的毁损。

  喜马拉雅地区的生物资源正以前所未有的速度退变和消失。其主要原因就是大规模的森林采伐、塌方滑坡、刀耕火种、泥石流、野生动植物的过度采集等,尤其是不断增长的人口对生物资源和生态系统产生了巨大压力。在这个背景下,对生态环境的保护,对自然资源的合理利用,是人心所向。洪德元院士说:“可以说,我们把这一块的植物调查清楚,确定濒危物种、摸清可利用资源是一件对区域内所有国家都有益的事情,因此也得到了广泛的支持。”泛喜马拉雅地区是一个重要通道,也是一个自然的地理单元,又有很大的特色。这里是世界屋脊、世界的第三极,同时也是亚洲的水塔。长江、黄河、恒河、印度河、怒江、金沙江、湄公河都发源于这里,而这些河流养育了世界上三分之一的人口。这个地区的生态安全关系到周边的所有国家的未来。为了完成这样一个宏大的植物志项目,我们需要发挥合力。特别是,野外考察耗时费力,我们的国际合作体现在方方面面。

  首先,我们与许多发达国家的研究人员一同组建了团队。我们吸纳了英国、日本、美国、瑞士、俄罗斯、奥地利、捷克等14个国家的研究人员。这些人都是专攻不同植物类群的专家,许多国家的植物志编撰都会邀请他们参与。其次,我们在泛喜马拉雅地区活动,与当地国家的科研人员也有深入的合作,得到了相关国家的政府支持。当地政府希望我们的植物志项目能够帮助他们培养一些研究人员,同时提高当地的研究水平和设施环境。国际合作的好处是可以整合资源,协同发展。毕竟对这么大区域的植物资源进行摸底是一个宏大议题,需要多年持续的投入,需要共享技术、资金和人才,而这正是“一带一路”给周边国家带来的实惠。

从林奈到分子生物学

  洪德元院士介绍说,他是我国改革开放之后第一批派往西方的访问学者,在瑞典学习工作过2年。而植物学研究领域的先驱林奈就是瑞典人。林奈1753年发表的《植物种志》奠定了植物学里意义重大的双名法。自此,世界上不同民族、不同语言、不同文化的人们终于在植物方面可以沟通交流了。由于历史的局限性,林奈最初的想法是记载世界上所有的物种。他认为,世界上的物种应当都是上帝创造的,是不变的。虽然通过采集和观察,他发现大自然中的植物是有变异的,但他认为变异是由于土壤和水分的不同造成的。这种观念直到达尔文才得到了颠覆。

  1859年,达尔文发表《物种起源》,讲的是物种进化,有一个从简单到复杂的路径。这就完全推翻了上帝创造万物的观念。而这个全新的观念也改变了植物学家的分析和研究方向。对于植物研究来说,分析植物的形态并进行分类就有了不同的意义,通过分析藻类、苔藓、裸子植物、被子植物形态,我们再去寻找植物的进化路径和亲缘关系。在林奈之后,这是一次重要的思想飞跃。

   后来,分子生物学的兴起让植物学研究再上一个台阶。分子生物学是对生物在分子层次上的研究。这是一门生物学和化学之间跨学科的研究,其研究领域涵盖了遗传学、生物化学和生物物理学等学科,主要分析DNA、RNA和蛋白质生物合成之间的关系,了解它们之间的相互作用是如何被调控的。洪德元院士说,在植物学研究方面,利用分子生物学的手段,研究蛋白质的变化,分析血清,检测DNA的分子序列甚至基因组的完全测序是当今植物学研究的重要革新。原来分析形态的方法有较多的局限性,而分子生物学的证据,具有充分的说服力。

  《泛喜马拉雅植物志》通过新一轮的野外考察、收集样本、标本鉴定对已知物种分类进行再修订,整理,再利用最新的分子生物学技术对DNA信息进行整合,一方面相当于是对以往植物物种的基本数据进行修订,另一方面也进行了信息更全面的整理。编纂植物志是植物分类学的基本任务之一,对开发国家资源和发展相关学科意义重大。此次编纂不是以行政而是以自然地理为区划,因而在学术上更具科学性和参考价值。

延伸阅读

  泛喜马拉雅地区包括喜马拉雅山、横断山、喀拉昆仑山和兴都-库什山一部分,横亘于中国、巴基斯坦、印度、尼泊尔、不丹、缅甸、阿富汗,是地球上环境、气候最复杂多样的地区,被称为“地球第三极”“亚洲水塔”和“世界屋脊”。该地区有3个保护国际(IUCN)确定的生物多样性热点地区,估计有蕨类和种子植物2万余种,其中的东喜马拉雅和横断山地区物种最为丰富。该区南端与东南亚热带北缘相邻接,北部及西北部向青藏高原高寒地带过渡。区内的横断山区拥有南北走向的金沙江、澜沧江、怒江及其支流峡谷,便于南北植物的交流,并且形成了河谷至高山的较为齐全的垂直带,西南季风及东南季风的双重影响为植物物种的生存,繁衍和分化提供了优厚的自然条件,加上地质历史事件,使该区域几乎拥有了北半球的各类植物区系成分。该区特殊的地理位置及复杂多样的生态环境造就了一个“世人关注”的植物区系分化中心,因此该区是开展生物多样性和进化生物学研究的理想地区。 (杨博文)

 

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