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存活3億年,數量稀少——我國5種特有水韭全列為一級保護

蕭野

【在我國南部的一些湖沼濕地,生長著5種形似普通韭菜的蕨類植物——中華水韭、雲貴水韭、台灣水韭、東方水韭和高寒水韭。它們是我國特有種,在地球上已經生活了3億年,如今全部被列為國家一級保護植物,在《中國生物多樣性紅色名錄——高等植物卷》里被納入「易危」「瀕危」和「極危」等級,均屬於「受威脅」類別。是什麼原因導致了5種水韭的嚴峻現狀呢?】

人工培育的台灣水韭

古代蕨類植物殘留後裔

水韭屬是水韭科中的孑遺屬,分類上為擬蕨類,主要分布在北半球,全球有上百種,從赤道到極地都有。它們起源於泥盆紀晚期和石炭紀早期之間,是在地球上生活了3億年的「活化石」,對研究蕨類植物的系統演化具有重要價值。

蕨類植物是植物界中最早登上陸地的古老大群,曾繁盛一時,自白堊紀中期被子植物興起,蕨類植物和裸子植物退居次要地位,但蕨類植物仍留下了12000餘種,現仍不斷發展演化。蕨類植物分為5個亞門,各自代表一條進化線:松葉蕨亞門,代表植物有松葉蕨;石松亞門,代表植物有石松、卷柏;楔葉蕨亞門,代表植物有木賊;水韭亞門,代表植物是水韭;真蕨亞門,如桫欏、槲蕨、滿江紅等。

水韭屬是水韭科中的孑遺屬,分類上為擬蕨類。

學術界通常把真蕨亞門稱為真蕨類,把其他4個亞門稱為擬蕨類。真蕨類植物有發達的葉,成熟的葉片背面或葉緣生有孢子囊;擬蕨類植物的葉退化或細小,孢子囊不聚生成孢子囊群,而是單獨生於葉的基部等處,它們是古代蕨類植物所殘留的後裔。

與韭菜非血親 靠孢子繁殖

中國共發現5種水韭,均為特有種,分別是中華水韭、雲貴水韭、台灣水韭、東方水韭和高寒水韭。它們是多年生沼澤濕地的挺水植物(根部生長在底泥之中,莖、葉挺出水面)或沉水植物(完全沉浸在水中),高5厘米~15厘米,沒有複雜的葉脈組織,外形和韭菜有點像,因此得名。

不過,它們和韭菜相距甚遠。韭菜屬於種子植物,水韭屬於蕨類植物,沒有種子,靠根部的孢子結合進行「傳宗接代」,其傳播方式主要依靠水流和水鳥。韭菜葉片是扁平、實心的,而水韭則是方棱形、空心的,並且帶有凹凸感。它們的葉子通常呈叢生狀,沒有花和果實,莖部短,須狀的不定根結構簡單。

水韭沒有複雜的葉脈組織,外形和韭菜有點像,因此得名。

水韭氣孔分布多,葉較堅挺,更適應於挺水生長;相反,氣孔相對較少的台灣水韭,葉片都是沉水生長。

水韭存在特殊的景天酸代謝途徑,晚上開放氣孔吸收二氧化碳;白天關閉氣孔減少水分蒸騰(這種方式是在景天科植物上首先發現的,故稱為景天酸代謝途徑)。

憑分布地和孢子形態區分

高寒水韭主要分布於四川稻城縣境內,生長在海拔3900~4400米之間的沼澤和高原湖泊淺水帶中,株高不足10厘米、明顯不同於其他4種。台灣水韭為台灣地區夢幻湖特產的植物,孢子葉螺旋生長,向四周分散,生長於沼澤地或是泥潭地。雲貴水韭主要分布於長江流域上游地區,產於雲南昆明、尋甸以及貴州貴陽、平壩,生長在海拔1200~2200米之間山溝水流較慢的淺沼澤地帶中。中華水韭主要分布在長江流域中下游地區和錢塘江流域,產於廣西桂林,江西東鄉,安徽休寧,江蘇南京,浙江杭州、建德、諸暨、天台、松陽等地,生長在海拔10~1300米之間的淺水池沼、塘邊和淡水潮間帶沿岸。

水韭幼苗,我國5種水韭全部被列為國家一級保護植物。

5種水韭之間依據孢子的形態特徵就可以一一區別:雲貴水韭是大孢子網路狀紋飾和小孢子瘤狀紋飾,台灣水韭是小孢子刺棘狀突起,中華水韭為大孢子網路狀紋飾和小孢子的刺棘狀突起。中華水韭的大孢子形態特徵與雲貴水韭比較接近,小孢子與台灣水韭相似。東方水韭的大孢子表面紋飾突起較高,小孢子表面具矮刺狀-瘤狀突起,孢子的平均值在5種水韭中最大。

東方水韭與鄰里不和

東方水韭目前在全世界數量只有幾百叢,屬於世界級珍稀瀕危植物,是武漢大學生命科學院專家王青鋒等2002年在世界上首次發現的瀕危植物新品種。

2002年12月,王青鋒一行來到浙江松陽箬寮峴,發現有一種水韭,生長在四周環山的沼澤地上,形狀與中華水韭有所差別,便摘了5株回去分析研究。2003年,他再次到松陽箬寮峴,在距離最初發現地80餘米的地方也發現該品種。細胞學分析和研究證明,這是一個全新的植物品種,被命名為「東方水韭」。箬寮峴是松陽名勝風景區,一年四季濕度較高,是浙江為數不多的幾個植物種類很豐富的地區之一。

2005年,國際生物物種命名委員會確認東方水韭為世界瀕危植物。

之前,僅在浙江松陽縣境內海拔1200米左右的淺沼澤地帶發現過兩個東方水韭的自然居群,其中一居群只有20株左右,另一居群不足400株。且由於生境變化,這兩個自然居群的規模逐漸縮小,東方水韭面臨滅絕的危險,阻礙了人們對水韭屬植物的深入研究。因此,尋找水韭屬植物新的分布類群迫在眉睫。

2012年,在福建省泰寧峨嵋峰自然保護區進行綜合科學考察時,廈門大學研究人員在海拔約1400米的「東海洋」沼澤濕地中,又發現了兩個東方水韭的自然居群,其中一個居群有200餘株,大部分為幼苗;另一居群約有110株兩年以上的植株。

東方水韭在泰寧的發現,為研究我國特有的植物區系組成及演化、評價我國的生物多樣性現狀提供了新資料,也填補了福建省水韭科植物分布的空白。這是在其原產地以外第一次發現該種,不僅增加了它的分布區範圍和種群數,而且為其生殖、分布、生活習性、瀕危原因和保護措施等提供了新材料,同時為福建植物區系增補了一個新的紀錄科、屬、種。

從群落的角度來說,物種多樣性有利於群落的穩定,但對於東方水韭種群而言,群落物種多樣性卻對其發展不利。東方水韭比較適合生長在物種多樣性較低的生境中,大量伴生物種的出現使其生長受限,在與其他多年生植物的競爭中往往處於不利地位,具體原因有待進一步探索。

農藥、化肥等人為干擾致其死亡

我國5種特有水韭全被列為國家一級保護植物。在《中國生物多樣性紅色名錄——高等植物卷》中,高寒水韭是「易危」物種,中華水韭被納入「瀕危」等級,其他3種水韭均列入「極危」等級,均屬於「受威脅」類別。

水韭沒有種子,而是靠根部的孢子結合進行「傳宗接代」,其傳播方式主要依靠水流和水鳥。

它們對生存環境要求很高,沼澤不能太濕,也不能太干。附近不能有身形高大的雜草,會與它們爭奪陽光和生存空間。它們常常和莎草科、燈心草科、澤瀉科、禾本科植物作伴,因為沒有明顯的花,所以很容易被其他植物掩蓋而忽視到它們的存在。

作為古老的野生植物,它們對環境的適應能力比較差,大部分的人為干擾,如農藥、化肥等,都可能導致它們死亡。

就地與遷地保護並重

國內水韭屬植物種群之間相互隔離、零星分布,各種群內個體數偏少,不宜建立大型自然保護區,可通過建立保護點就地保護,長期監測各保護點的植被分布動態,及其水體的物理化學特性,如酸鹼度、硬度、電導率以及主要營養元素(氮磷等)和礦質元素等的變化,並避免人為破壞和污染的發生,尤其要控制農田耕作、水產養殖、污水排放等帶來的水體污染,同時進行水韭原有生境的恢復工作。

水韭是在地球上生活了3億年的「活化石」,對研究蕨類植物的系統演化具有重要價值。

可喜的是,武漢大學正開展水韭屬植物的遷地保護和人工繁育的研究工作,並取得了初步成果,已經在室內移栽成功各個種群的水韭植株,並通過組織培養和孢子繁殖獲得了成活植株。浙江大學、雲南大學、杭州植物園、中科院昆明植物研究所等研究機構,也移栽了部分水韭,這為進一步研究水韭屬植物的瀕危機理和合理保護打下了基礎。

(如需要轉載,請註明作者及轉自《環境與生活》雜誌)

責編:葉曉婷

網編:吳燕芳

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