植物园在生物多样性保护中的作用(精)

第20卷第2期北京林业大学学报Vol.20,No.2 1998年3月JOURNAL OF BEIJING FOR ESTRY UNIVER SI TY Mar.,1998植物园在生物多样性保护中的作用陈进勇(北京市植物园,100093,北京;男,27岁,硕士摘要该文从物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性三个方面论述了植物园在生物多样性保护中的作用和对策.植物园把搜集和保存植物多样性作为首要任务,全国已保存了18000余种和品种,特别是在珍稀濒危植物保护方面做出了很大贡献,共迁地保存了300种以上的植物.同时还应注意保护动物、微生物多样性,维持它们在生态系统中的作用.在保护遗传多样性方面,植物园引种应挑选个体差异大的植株和不同生态型的植株,以获得最大的遗传基因资源,同时应积极开展各种育种工作,创造新的遗传资源.植物园在建园时应尽量保存原有植被,利用各种条件,模拟自然,创造多样性的人工生态群落,发挥其最佳生态功能.关键词植物园,生物多样性,保护中图分类号Q942339Effect of Botanical Gardens on Biodiversity ConservationChen Jinyong(Beijing Botanical Garden,B eiji ng,100093,P.R.ChinaABSTRACT This paper expresses the function and approach of botanical gardens on biodiversity protection from three aspects,ie.species diversity,genetic diversity and ecosystem diversity.Col2 lection and conservation of plant diversity are the major tasks of botanical gardens.More than18 000species and varieties have been conserved in Chinese botanical gardens,among which over300 rare and endangered species were e x situ conserved.In addition,botanical gardens should pay at2 tention to the conservation of animal and microorganism diversity in order to keep their role in the ecosystem.On conservation of genetic diversity,different plants and diffferent ecotypes should be culled to get more genetic resources.At the same time,all kinds of hybridization should be under2 taken to creat new species.Original vegetation should be protected while botanical gardens are constructed.To creat best ecology function,various artifitial communities should be constructed according to their habitat.KEY WORDS botanical garden,biodiversity,conservation生物多样性是指生命有机体及其藉以存在的生态复合体的多样性和变异性,它包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次.生物是人类赖以生存和发展的物质基础,人1997210222收稿们所需的食物、药物、能源、原材料等都直接或间接地来源于生物,甚至连呼吸的氧气也由绿色植物制造,可见生物和人类是息息相关、休戚与共的.随着经济的发展,伴生而来的环境污染、对生态环境的严重破坏以及对资源的掠夺性开发等因素造成大量生物种类急剧减少甚至从地球上永远消失.据估计全世界大约有10%的植物处于濒危或灭绝状态,因此保护生物多样性已成为全球环境问题的热点之一.在1992年的联合国环境与发展大会上,李鹏总理代表我国正式签署加入了5生物多样性公约6.1994年我国又发布了5中国生物多样性行动计划6.这标志着我国对生物多样性的保护进入了新的历史时期.有人预言/21世纪是生物的时代0,我们作为地球上生命的一部分,应珍惜和爱护其它生命,合理有效地利用生物资源.植物园作为植物资源种和品种的集聚地,作为乡土植物和外来植物的活标本园,本着植物建园、生态布局、自然风貌、环境效果的建园原则,力求达到科学内容与园林外貌的完美统一,成为我国生物多样性保护的重要科研单位和实践基地.1 物种多样性的保护物种多样性是指植物、动物和微生物等生命有机体的丰富度.植物园的首要任务就是搜集、保存和展示自然界丰富多彩的植物种类,并对它们的生物学、生态学和遗传学等方面进行研究,为人类合理地开发利用植物资源服务.植物园最早的建设模式是根据植物分类系统,将各科属的植物划分到各分区,然后有计划地收集各区的植物,最大限度地保存植物种质资源.这种模式着重收集种一级的资源,特别是对野生种的搜集,而不涉及栽培品种,在早期科学院系统的植物园中比较多见.但是随着园艺水平的提高,新品种层出不穷,因而产生了专类园的建设和专科专属植物的收集.在专类园中大规模地收集种和品种,研究它们的亲缘关系和进化水平,有目的地进行杂交育种等工作,进一步丰富和创造新物种.同时同科属的观赏植物形成大面积的景观效果,有利于吸引游人,扩大科普宣传作用.这种模式在城建系统的植物园中较为普遍,如北京市植物园建立的月季园、牡丹园、碧桃园、丁香园等观赏价值较高的专类园每年都吸引了众多游人,成为一大胜景.杭州植物园、上海植物园、成都植物园等也都建立了诸如木兰园、海棠园、桂花园、槭树园等观赏价值较高的专类园.但是专类园所占面积越大,收集的植物种类相对越少,因此专类园应用范围不宜过宽,应和广泛引种相结合.要在有限的地块栽植较多的植物,就必须采用复层栽植的方式,以最少的土地资源创造最大的生态效益.目前世界各植物园都在广泛搜集植物资源,如英国皇家植物园邱园不仅有露地栽植的木本和草本植物,还有温室栽培的热带植物、沙生植物和多肉植物等种类,多渠道地丰富物种数量,总共保存了5万多种植物,成为世界上保存植物最多、最有知名度的植物园之一.我国的植物园也把搜集保存植物种质资源作为首要任务,华南植物园已收集有8000多种(品种植物,中科院北京植物园收集有6000多种(品种,武汉植物园、上海植物园和昆明植物园、厦门植物园等都有4000多种(品种,南京中山植物园、庐山植物园、西安植物园、深圳仙湖植物园和杭州植物园等各有3000多种植物.据不完全统计,全国120多个植物园共保存18000多种植物,成为我国物种多样性保护的主力军.中国的濒危高等植物有4000~5000种,占整个植物区系的15%~20%,高于世界的10%~15%水平,其中5%左右可能灭绝,形势非常严峻,需要动员全社会的力量来拯救这些生物.我国在1984年公布的第一批珍稀濒危植物就有389种.很多植物园如中科院北京植物园、昆明植物园、湖南森林植物园等都专门设立了珍稀濒危植物区,对各地的珍稀濒危植物进行引种、迁地保护及各项研究.其中中科院北京植物园有118种,昆明植物园有138种,湖南森63第2期陈进勇:植物园在生物多样性保护中的作用64北京林业大学学报第20卷林植物园有110种.其它植物园也对珍稀濒危植物进行了引种和保护,如上海植物园有108种,厦门植物园有88种,杭州植物园有100多种,估计全国的植物园总共保存了300种以上,在珍稀濒危植物保护方面植物园起了重要作用.尽管如此,由于很多珍稀濒危植物分布范围窄,对生态环境条件的依赖性强,适应性差等原因,使引种驯化工作面临许多困难.随着研究的深入和实践的发展,模拟原生境条件的引种得到了越来越多的专家认可,并取得了很大成就.如华南植物园建设木兰园时,在火炉山利用原有的植被马尾松遮荫,并设置喷灌排水设备,增加空气相对湿度,以利夏季降温,从而满足木兰科植物特别是幼苗喜温暖、湿润、半阴环境的习性,使引种工作获得很大成功,成为全国保存木兰科植物最多的植物园.湖南森林植物园用拟生境栽培法,利用原有杉木林采取不同程度地间伐,满足珍稀频危植物对阳光、湿度等生态因子的需求,还在林下栽种地被植物,防止水土流失,保持土层深厚,从而迁地保存了一大批植物.此外重要珍稀濒危植物的就地保护得到了各级地方政府领导和群众的大力支持,如我国建立的700多个自然保护区从保护生态环境入手,抓住问题的关键,保护了一大批诸如银杉、珙桐、金花茶等重要的珍稀濒危植物.植物园在对野生植物进行收集保护的同时,应积极研究其用途与价值,为生产服务,为人类造福.如银杏、杜仲和水杉虽然是珍稀濒危植物,由于适应性强、经济价值高,很快在世界各地得到了广泛地栽植应用.尽管它们被列入了植物红皮书,但事实上除了古树名木外已无需特殊保护.其它如猬实、紫斑牡丹、玫瑰等,由于观赏价值高,也得到了各地的保护和繁殖应用.还有领春木、连香树、山白树、翅果油树等有一定利用价值的树种也都得到了较好地保护和利用.植物园不仅应保护高等植物的多样性,而且对低等植物、动物、微生物等生命都应该积极保护,这应引起广大园艺工作者的足够重视.动物和植物是相互依赖、相互共存的,有些动物能带来有益的作用,如某些动物、鸟类可以传播植物的果实和种子,有些昆虫如蜂蝶类可以传粉,从而促进其繁衍后代,还有蚯蚓可以改善土壤等,这些动物显而易见是值得保护的.但是也有些动物会带来有害的影响,如老鼠、害虫等人们都深恶痛绝,希望彻底消灭,事实上由于生态系统的制约和平衡,这是不可行的,只能适当控制其数量,以达到不构成有害威胁为宜.微生物是指人肉眼看不见的生命,地球上的微生物无时不有、无处不在,其中和植物关系最密切的是根瘤菌和菌根菌.根瘤菌存在于豆科植物的根系中,可以固定空气中的氮素,从而增加植株的营养.据统计豆科植物每年固氮量达5000多万t,占整个生物固氮的一半以上,可见根瘤菌作用巨大.还有些固氮的放线菌、细菌等能和非豆科植物如胡颓子、早熟禾、看麦娘等共生,促进其生长发育.菌根菌存在于大约200个科1000个属的植物的根系中,如杜鹃花科、兰科、龙胆科等植物的菌根菌都可以促进植株的生长发育.当然植物体中也存在有害微生物和病菌,威胁植物的生长发育,对它们应有效控制,达到不发病,不造成危害.总之,在植物体上往往是有害生物和有益生物并存,它们相互制约,相互发展,主要是由生态环境条件和植物的生长发育状况等因素决定哪种作用占优势.在栽培养护管理措施上通过改善植物的生长环境条件,促进植物的良好发育,可以刺激有益微生物的生长,提高植物对有害病菌的抵抗力,使植株健康生长发育.2遗传多样性的保护遗传多样性是指种内或种间个体间基因的变化,植物园在建园时应充分利用植物的遗传多样性,让它们各显其能,发挥多方面的效益.随着园艺水平的不断提高,无性繁殖方法的应用越来越普遍.这虽然能保持后代的优良特性,使植物的基因型一致,群体比较整齐,但也导致基因范围变窄,容易遭受毁灭性病虫害的侵袭,而且遗传因子过于一致,不能充分发挥个体的独特作用.为此植物园在引种时应从各地搜集不同种源的植物材料,观察它们在观赏性、适应性和抗性等方面的差异,从中筛选出最适合的基因型.引种时还应考虑植物材料的有效性,选择遗传差异足够大的植物群体,提高引种效率和驯化的成功率.在引种野生植物时应尽量挑选不同的生态型,使植株间的遗传差异增大,以获得较多的遗传基因.引种栽培植物特别是无性繁殖的植物,应选择不同的无性系,增加个体间的遗传差异.如果引种同一无性系,即使数量再多也不易成功.即便成功了,也使该物种的某些基因丢失,造成遗传资源的浪费.一般来说,对一个生态类型的植物迁地保护时,乔木应保存10~20株,灌木保存40~50株,草本100~200株,这样才能最有效地利用植物的遗传资源.植物园的任务不能只是单纯的引种,而要把选种和育种提到历史日程.我们不能只有/拿来主义0,还要有创新能力和奉献精神.我国有着丰富的种质资源.我们应充分利用这一优势,创造新的遗传资源,丰富物种的遗传多样性,为全人类服务.在这方面科学院系统的植物园所做的工作较多,如武汉植物园利用收集的40多种和80多个品种的猕猴桃资源,开展杂交育种,培育出了5个高产、稳产、优质的猕猴桃品种,此外还培育出了荷花、睡莲等花卉品种30多个,取得了良好的经济效益和社会效益.中科院北京植物园培育出了16个葡萄新品种和10多个猕猴桃品系,推广到生产实践中,取得了较好的效果.西安植物园利用收集的木兰科植物种质资源,选育出了-玉灯玉兰.、-香蕉玉兰.、-红霞.、-火炬.、-六瓣玉兰.等玉兰新品种,为环境绿化美化提供了新材料,但是这些成果还远远满足不了社会的需要.我国植物园的育种水平还很低,这要求全体科技工作者都要积极行动起来,为社会的发展培育出更多更好的新品种,以适应时代发展的需要.3 生态系统多样性的保护生态系统多样性是指生物圈内栖息地、生物群落和生态学过程的多样性以及生态系统内栖息地差异和生态学过程变化的多样性.植物园重要的基本功能就是其生态功能,要最佳地改善环境就必须在建园时建立或创造多样性的生态环境、植物群落和生态系统,以发挥其健全的生态功能.首先植物园建园时应模拟自然,营造地带性的植物景观.我国幅员辽阔、地形复杂、气候多样.从南到北呈现热带雨林、季雨林、亚热带常绿阔叶林、暖温带落叶阔叶林、温带针阔混交林、寒温带针叶林以及温带草原、温带荒漠、青藏高原高寒植被几个地带性植被景观.园林设计要师法自然,建园时应根据本地的气候、地形、地貌、土壤等环境条件确定适宜的植物景观.如北京地处暖温带,气候特点是春旱多风,夏热多雨,秋高气爽,冬寒晴燥,植被应以落叶阔叶林为主,针阔混交林和针叶林为辅,而不可能营造常绿阔叶林和草原、荒漠等植物景观,否则只能导致失败的结果.为了维持生态系统的健全和稳定,发挥其最大功效,应模仿自然,设计出复层混交的相对稳定的植物群落,使各种植物都能长期地占据各自的生态位,发挥自己独特的效用,避免对水、肥、气、热等生态因子的争夺而影响其功效.植物群落中植物的组成应以乡土树种为主,当然也不排除用适量的外来植物,但一定要了解其生态习性,确定植物在群落中所占的生态位,满足其对生态因子的要求,从而配植出优美的植物景观.其次植物园建园时应利用原有地形、地貌和植被,保护和创造各种植物景观,丰富植物的生态型和生活型.植物园多是依山而建,占地面积较大,有着比较优越的地理条件,因此建园时应尽量保存原有的较好的生态群落,改造质量较差的植物群落,从而在短期内达到较好的景观65第2期陈进勇:植物园在生物多样性保护中的作用66北京林业大学学报第20卷效果.如庐山植物园有4/5的面积(约230hm2为原生境内的生态群落,保存有1000多种高等植物,成为典型的亚热带山地植物景观.北京市植物园内的樱桃构及其后山也保存了400hm2多的原生植被,保护了470多种高等植物和100多种动物,成为京郊生态功能较为健全、影响较大的旅游胜地.华南植物园也拟在青山飞鹅岭一带建立50hm2的生态景观区,其中有215hm2模拟的热带雨林植物景观区.可见生态功能已成为越来越多的植物园建园的首选功能.植物园大多有起伏的地形、多样的小气候环境,要充分利用这种优势,创造各异的生态型和生活型,供人们参观游览和学习.如武汉植物园利用8hm2的水面建成水生植物专类园,其中有10多个不同类型的水生生态小区,栽植有460多种水生植物,既有1年生的,也有多年生的;不仅有挺水植物、浮水植物,还有沉水植物,形成优美多样的水生生态系统,成为水生植物研究和科普教育的重要基地.在水面较小的地带,也可以种植各种水生植物,创造小型的水生生态系统,让人们从中可见一斑,加深对水生生态的了解,增强对环境保护的认识.在陆生生态系统中可以根据植物对水分、阳光、土壤等条件的需求,创造旱生型、湿生型、喜阳型、耐阴型、嗜酸型、耐盐碱型等各种生物群落.在植物群落中应注意各种生活型植物的配植,如乔木、灌木、地被等生活型的木本植物应参差配植,1年生、2年生、多年生和宿根、球根等生活型的草本植物应成片搭配栽植等.有条件的植物园还可以充分发挥主观能动性,创造人工生态系统,如利用温室引种栽培喜欢高温高湿的热带植物,通过各类乔木、灌木、地被植物、藤本植物以及附生植物的配置,营造出热带植物景观,也可以利用日光温室栽培耐炎热干旱的沙生植物、仙人掌类植物和多浆植物等,展示出沙漠植物景观.即使在条件不太好的植物园也可以创造有特色的人工植物群落,如利用小温室栽培地生兰、附生兰、腐生兰等各种生态类型的兰花种类,创造出一个小型的生态群落,保护兰花的多样性.当然也可以利用温室专门搜集仙人掌科的植物,通过创造沙生环境,成为仙人掌类植物多样性的中心.各植物园应根据自身条件创造有特色的人工生态系统或生态群落,为科研服务,为科普服务,为人类服务.参考文献1中国植物学会植物园协会.中国植物园参观指南.北京:金盾出版社,19912中国植物学会植物园分会.中国植物园:第1集.北京:中国科学技术出版社,19943中国植物学会植物园分会.中国植物园:第2集.北京:中国农业科技出版社,1995 (责任编辑李明志。