關于我國植物遷地保護的一些思考
生物多樣性正以驚人的速度發(fā)生滅絕,在人類活動、氣候變化、生物入侵等因素的威脅下,如果人類不主動作為,尋找解決方案,并付諸行動,將會有更多的生物從地球上消失。我國擁有3萬多種高等植物,其中約15-20 %的物種是受威脅種類 (覃海寧和趙莉娜, 2018)。植物的就地(in situ)保護和遷地(ex situ)保護是植物多樣性保護的兩種重要方式。本文就我國植物遷地保護談談自己的思考。
1. 關于植物的遷地保護
植物遷地保護指把生存和繁衍受到嚴重威脅的植物一部分(種子、花粉、營養(yǎng)繁殖體等),或通過人工繁殖的植株或培養(yǎng)物,在其自然環(huán)境以外的人工管護或管理條件下進行保存。其主要是針對珍稀瀕危植物而采取的重要方法,特別是那些分布于自然保護地有效保護范圍外的受威脅種類、種群或散生單株;事實上,植物遷地保護并逐步擴展到區(qū)域的植物多樣性保護(Guerrant et al, 2004)。植物遷地保護的主要措施包括植物園、樹木園或其他種質(zhì)資源圃的活植物栽培保護(ex situ living plant cultivation)、種質(zhì)資源庫種質(zhì)(種子、花粉、營養(yǎng)繁殖體、DNA材料等)保存(germplasm banking)和基于組織培養(yǎng)技術的植物離體保存(in vitro plant preservation )等多種途徑。目前,一些國家的植物園建立了野生植物種子庫對植物資源進行高效收集保存,我國也建立西南野生植物種質(zhì)資源庫種,截止2023年底,該種質(zhì)資源庫已保存11602種94596份野生植物的種子,2246種野生植物的離體培養(yǎng)材料23270份,9145種植物的總DNA共71829份??梢?,植物資源的種質(zhì)庫保存是野生植物遷地保護的重要手段。

昆明植物園保育的極小種群野生植物—茈碧蓮
對植物最有效和最直接的保護方法是就地保護;但是,受氣候變化和人類活動等影響,部分物種在其原生地已不再適生,或靠物種自身無法正常繁衍或長期生存下去,需要開展遷地保護對其進行搶救。特別是當一種植物瀕臨滅絕風險時,遷地保護就是拯救這一物種的最重要措施,也是未來對這個物種開展種群恢復計劃、科學研究、資源利用的基礎和前提。

昆明植物園保育的極小種群野生植物—云南金錢槭
2. 我國的珍稀瀕危植物
我們常說的珍稀瀕危植物應該包括《國家重點保護野生植物名錄》中的物種、基于IUCN(International Union for Conservation of Nature)(世界自然保護聯(lián)盟)評估標準形成的《中國生物多樣性紅色名錄-高等植物卷(2020)》(最新版本)中的受威脅種類(極危CR、瀕危EN和易危VU)、國家及地方政府保護規(guī)劃中的極小種群野生植物(Plant Species with Extremely Small Populations,PSESP) (孫衛(wèi)邦, 2013),三者有部分重疊,互為補充,又各有側(cè)重點。珍稀瀕危植物在生物多樣性保護、研究和決策等方面發(fā)揮著重要作用。《國家重點保護野生植物名錄》中的物種是受國家法律保護的重要生物資源,部分物種可能當前并不瀕危,但具有重要的經(jīng)濟、文化、科研、生態(tài)等價值,而被列入《國家重點保護野生植物名錄》 (魯兆莉等, 2021)。IUCN紅色名錄評估給出了一個地區(qū)、國家或全球范圍內(nèi)(所有)物種的受威脅狀態(tài),但瀕危等級的數(shù)據(jù)并不能直接等同于保護優(yōu)先性,并不是極危的物種就一定要采取重要的保護措施,而無危的就不采取保護措施 (解焱, 2022)。極小種群野生植物是基于最新野外調(diào)查數(shù)據(jù)評估,是野外種群和個體數(shù)少、生境狹窄、人為干擾嚴重、隨時有滅絕風險的野生植物,其不包括自然稀有種,強調(diào)保護的優(yōu)先性、緊迫性、搶救性、種群層面等,并定量提出了納入搶救性保護物種的種群大小指導性標準(孫衛(wèi)邦等, 2021)。

昆明植物園保育的極小種群野生植物—滇桐
3. 我國的植物園遷地保護多少物種合適?
我國著名植物學家吳征鎰院士在1995年12月24日曾寄語昆明植物園:“希望植物園廣泛收集多種植物,使之成為科學研究的基地,種質(zhì)資源的基因庫,科學普及的窗口和休憩娛樂的好去處”。無疑,對我國豐富的植物資源收集保存,是我國植物園的使命任務。《中國生物物種名錄(2023版)》共收錄39539個植物物種,隸屬于6門17綱149屬542科4509屬;其中,維管植物35714種,約占我國野生植物總數(shù)的90%(http://www.sp2000.org.cn),其余10%物種為地衣、苔蘚、紅藻、綠藻等類群。與2022版比較,2023版新增植物物種351種。可見,自然界中仍有我們未認識、未發(fā)現(xiàn)的物種,人類的認識和發(fā)現(xiàn)在不斷的發(fā)展、進步和完善之中。誠然,植物園對植物資源收集保育實踐表明,由于受限于人類的認知、技術手段、設施條件等諸多因素的限制,遷地保護不可能實現(xiàn)100%的本土野生植物全覆蓋。當然,或許未來能實現(xiàn)。

昆明植物園保育的極小種群野生植物—廣西火桐
當前,中國的植物園僅遷地保存了我國約60%的本土野生高等植物、約59%的中國珍稀瀕危植物 (廖景平等, 2023)。Ren & Blackmore(2023)提出中國國家植物園遷地保護目標,即到2050年,力爭實現(xiàn)保育我國50%以上的本土植物、85%以上的國家重點保護野生植物、以及全部156種極小種群野生植物的目標,并且其對應的科學研究、自然教育和資源利用水平將得到改善。從我國植物種質(zhì)資源的保護現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢來看,這個目標是合理的,是可以實現(xiàn)的。我們最近整理完成的昆明植物園活植物遷地保護數(shù)據(jù)顯示,昆明植物園(含麗江高山植物園)遷地保護的國家重點保護野生植物已達561種,中國特有植物1495種,極小種群野生植物125種。按國家植物園體系布局方案,相信未來10個左右的國家植物園為引領,中國植物園在遷地保護領域會為我國的生物多樣性保護做出大貢獻。

昆明植物園保育的極小種群野生植物—華蓋木
一種植物成功的遷地保護,受物種的成活率、遺傳多樣性、有害突變、子代適合度(遷地種群的近交、雜交、遠交),以及技術條件、資金投入等多種因素的影響。對一個物種的保護,最理想的步驟是,“確定保護目標-取樣-測序獲取分子標記-評估遺傳參數(shù)如基因流、有害突變數(shù)量、遺傳變異、有效種群大小、基因組脆弱性等-確定需要保護的個體數(shù)或種群” (Nielsen et al, 2023)。然而,沒有統(tǒng)一的最小收集數(shù)量標準,針對不同的珍稀瀕危植物,需要量身定制的策略 (孫衛(wèi)邦等, 2021; Rosenberger et al, 2022)。當種群大小不等時,按種群大小比例采樣(proportional sampling)可捕獲更多的遺傳多樣性 (Rosenberger et al, 2021)。Wei & Jiang(2021)搜集了1900-2017年間發(fā)表的3599篇植物遷地保護遺傳多樣性相關研究的論文,對其中84篇進行了meta分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),當從不同種群引種、覆蓋物種分布區(qū)、混合不同種源的個體數(shù)≥30或50時,遷地保護種群與野生種群的遺傳多樣性無顯著差異,也無顯著的遺傳分化,表明遷地保護種群具有較高的遺傳代表性。當然,植物多樣性保護還有其他方式,大部分有效性的評估僅以一種保護方式,如某個植物園的遷地保護種群,來評估有效性,未考慮不同植物園、種質(zhì)資源庫、就地保護等其他形式的保護有效性,這可能會低估了對一個物種保護的有效性。最小可存活種群(MVP,minimum viable population size)理論提出的有效種群大?。∟e)“50/500”法則 (Jamieson & Allendorf, 2012),或“100/1000”法則 (Frankham et al, 2014),在實際工作中,不容易實現(xiàn)。從保護資金成本、遺傳多樣性覆蓋度、實際可操作性層面來說,從不同種群引種、覆蓋物種分布區(qū)、總個體數(shù)≥30,或許可作為我國植物遷地保護的參考標準。

昆明植物園保育的極小種群野生植物—毛枝五針松
4. 當前存在的一些問題
我國植物遷地保護中存在一些突出問題,需要不斷完善、規(guī)范和改進和深入研究。
(1)植物園活植物遷地栽培保護有效性方面。我國植物園活植物遷地保護中,每個物種遷地保護了多少人工繁殖個體(植株),這些個體來自于多少種群,能代表多少野外種群的遺傳多樣性、多少生態(tài)型及其適應性變異,有多少物種的保護是有效的,這些問題需要科學研究?,F(xiàn)有保育物種,大部分是數(shù)十年前引種的,當時幾乎沒有可用的遺傳信息;受限于研究條件,不可能對每一個遷地保護的物種開展遺傳多樣性評估;部分已評估的物種,僅針對當時已知的種群,僅包括部分植物園保育的種群,并未包括新發(fā)現(xiàn)種群或未發(fā)現(xiàn)種群;當前遷地保護工作中,大部分野外工作者并不考慮遺傳信息;在植物園遷地栽培環(huán)境下,在原生環(huán)境中有利的遺傳變異,未必適合當前遷地環(huán)境;已經(jīng)保育的物種,未必能適應未來不斷變化的氣候環(huán)境。遷地保護植株的適應性和有效性,需要長期監(jiān)測和維護。建議在保證物種數(shù)量覆蓋度的前提下,進一步開展珍稀瀕危植物遷地保護有效性評估。

昆明植物園保育的極小種群野生植物—漾濞槭
(2)活植物遷地保育物種信息檔案方面。在編寫??茖龠w地栽培植物志和專類園管理中,經(jīng)常能發(fā)現(xiàn)一些植物園名錄沒有記載的“植物園新紀錄”物種、未知來源的物種、尚未鑒定的物種、未知物種、錯誤鑒定和錯誤掛牌的物種等情況。很大可能是過去的引種記錄信息缺乏或不規(guī)范,新舊管理者或新老員工交接、銜接不好。大部分植物園存在缺乏引種信息記錄、缺乏定植區(qū)域、缺乏死亡或捐贈個體或物種去向等記錄、記錄不規(guī)范、或記錄僅在少數(shù)職工(包括不在崗職工)手里等問題?;钪参镞w地保護中物種信息的記錄,是保持植物園本質(zhì)的關鍵,也是植物園區(qū)別于一般公園的重要特征 (趙文媛等, 2021)。植物園對現(xiàn)有物種的清查、整理、鑒定,規(guī)范植物從繁殖材料從進入繁殖苗圃進行人工繁殖、專類園定植管護、生長發(fā)育特征觀察、物候特征等信息檔案全過程記錄,是一項需要長期堅持下去的工作。

昆明植物園保育的極小種群野生植物—玉龍杓蘭
(3)國家植物園建設和管理方面。我國正在構建以國家公園為主體的就地保護體系和以國家植物園為引領的遷地保護體系 (Ren & Blackmore, 2023)。研究結(jié)果表明,我國植物園遷地保育的大部分物種來自中國東部,并保存于該地區(qū)的植物園中,而我國西南和西北等植物多樣性熱點區(qū)域的物種在遷地保護中的代表性不高(Ye et al, 2023)。建議加強我國對西部地區(qū)植物的遷地保護,加大推進該區(qū)域國家植物園創(chuàng)建力度。此外,針對中國的國家植物園體系,在運行管理、引種、保育、考核指標、數(shù)據(jù)檔案記錄等環(huán)節(jié),亟需制定一套國家標準或規(guī)范,按照標準運營,按規(guī)范管理,從而建成特色鮮明、功能完備、萬物和諧的中國國家植物園體系,保障《中國生物多樣性保護戰(zhàn)略和行動計劃(2023-2030)》的實施。

昆明植物園保育的極小種群野生植物—云南金花茶
致謝:感謝馬永鵬研究員和劉德團博士協(xié)助收集、整理相關文獻
參考文獻
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昆明植物園保育的極小種群野生植物—紅馬銀花
文字:孫衛(wèi)邦
圖片:陳智發(fā)
編輯:陳智發(fā)

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