中国东海北部近陆岛屿植物资源科学考察

【关 键 字】 中国东海  岛屿  植物考察  舟山群岛
【摘    要】 2006年至今,上海辰山植物园科考人员先后组织了近百次野外考察,对中国东海北部近陆岛屿进行长期的植物资源调查与收集,期间获得了7 000余号植物凭证标本,3 200余份分子材料,引种海岛特色植物逾百种,已然成为上海辰山植物园在华东地区开展分类研究、引种保育工作的重要区域之一。文中简述了该海域上海辰山植物园的贡献和前人的工作基础,详细介绍了目前植物采集的常规方法与技术。

中国既是陆地大国,又是海洋大国,在中国逾300万km2的海域内分布着上万个岛礁,总面积近8万km2[1-3]。近年来,随着中国海洋开发战略的实施,海岛在政治、国防和经济等方面的战略桥头堡意义日渐凸显。科学有序地保护、利用和管理海岛,必须建立在全面掌握海岛的自然环境、资源和生态状况的基础上。
 
海岛是指海洋中四面环水、高潮时高于海面、自然形成的陆地区域,具有独特地理位置和生态环境,是一个相对独立又与邻近陆地存在紧密联系的植物区系单元和生态系统单元[1]。中国东海近陆岛屿主要分布在浙、闽两省的海岸线上,在上海市海域有少量分布。该区域是华东植物区系中重要的组成部分,仅浙江海岛就分布有2 173种维管植物(含种下等级)[4],约占整个华东植物区系维管植物的30%[5],其中包括普陀鹅耳枥(Carpinus putoensis)、普陀樟(Cinnamomum japonicum‘Chenii’)、舟山新木姜子(Neolitsea sericea)等大量的珍稀濒危的、中国特有、岛屿特有种(图1)。此外,沙滩植物、盐碱地植物和盐碱性湿生植物资源丰富,如单叶蔓荆(Vitex rotundifolia)、刺沙蓬(Salsola ruthenica)、筛草(Carex kobomugi)、沙苦荬菜(Ixeris repens)、肾叶打碗花(Calystegia soldanella)等。
 
 
图1 浙江海岛特有植物普陀鹅耳枥
随着该区域经济发展和土地开发利用的与日俱增,生物多样性保护及关键物种的迁地保育迫在眉睫。上海辰山植物园自成立之初(2010年),基础定位就是开展以华东为主的植物资源收集、保护和利用,其中海岛植被的调查、标本采集、活植物引种是植物园一个重点。早在2006年5月20日就由上海植物园辰山项目部标本室的引种人员在浙江省普陀区的六横岛从事标本采集和引种工作。本文中,笔者将回顾2006年至今上海辰山植物标本馆(中国科学院上海辰山植物科学研究中心/上海辰山植物园,以下简称CSH)研究人员在中国东海北部近陆岛屿的植物资源科考活动。
 
1 考察区域概况
 
舟山群岛构成了东海北部海域的主要岛屿群。调查区域地理位置在北纬29°45′24″~30°48′36″,东经121°25′12″~122°45′54″。境内大小岛屿1 800余个,均属大陆基岩岛,岩性主要为熔结凝灰岩、凝灰岩及凝灰质砂岩为主的火山岩,火山沉积岩,花岗岩、钾长花岗岩为主的侵入岩。境内最高蜂为普陀区桃花岛对峙山(539.4 m)。海岛现有植被以黑松(Pinus thunbergii)林、马尾松(P. massoniana)林、白茅(Imperata cylindrical)草丛和各种农作物群落为主体,种类组成简单,外貌低矮。地带性植被以青冈(Cyclobalanopsis glauca)、红楠(Machilus thunbergii)为代表。一些珍稀类群和少量特有的天然次生阔叶林主要残存于普陀、定海各大岛。具滨海或海岛特色的植被,如滨海沙生、盐生植被、海岸灌草丛等,主要分布于海岸地带及远离大陆的小岛[6]。
 
2 考察方法
 
随着技术的进步,当代的标本采集是一种更加全面的科学考察。除了收集传统的凭证标本外,还将分子材料、活植物引种材料、野外活植物图片、野外活植物定位数据纳入到考察活动中,使得考察成果更为多样化,展示形式也变得可视化和多维化。
 
2.1 考察路线的规划
 
专职的当地标本采集员可遇不可求,很多情况下,科考人员只能依靠自己规划调查路线,实施标本采集。经过多年的实践与摸索,目前CSH已经基本掌握了这方面的技术。具体方法如下:首先在智能手机(安卓系统)上安装一款卫星地图软件(OruxMap),下载目的地的离线卫星地图,精度1~20级,可多选,其中19级精度可达20 m,能满足野外采集时的导航。第二步,使用Google Earth规划每天的考察路线。尽量在目的地选择包含多种地形的路线,如沟谷、山脊、山坡的阴阳面、湿地、滩涂、礁石等生境,使得调查到的植被类型尽可能多样化,物种覆盖更加全面。此外,特别是规划首次考察的地区,会存在诸多不确定性,如Google Earth地图的更新延迟导致与实际道路不符,保险起见,最好能一天规划2~3条路线,优先选择地图上有明确道路的线路。第三步,将规划好的kml文件以“日期+地名”重命名后保存,将文件导入到手机后,可在OruxMap上显示。当考察人员到达目的地,打开OruxMap,根据预先规划路线开展野外调查,并根据实际情况进行适当调整,便于不同季节复查。
 
由于在大陆访问Google的数据存在一定困难,上述方法偶尔会有问题。虽然国内也不乏各类地图软件,但是针对野外人迹罕至的地区,目前卫星地图数据的覆盖还是不能满足要求,期待这一情况能早日得到改观。
 
2.2 考察工具的配备
 
野外考察中,工具准备得好坏将直接影响到考察活动能否顺利开展。结合多年野外实践经验,各种工具在经过了数轮更新换代后,基本趋于稳定(表1)。每次出发前,考察队员对照表格,根据考察重点的不同,有选择地配备,确保野外工作顺利进行。
 
2.3 考察工作的实施
 
考虑到岛屿数量众多,考察人员采用划块调查的处理方式,即将北部海域划分为多个区块,在每个区块中选择一个主要岛屿进行详查,然后在其周围选择若干小岛进行补缺式调查,汇总的结果作为该区块的植被分布情况。最后整合各个区块的内容以反映整个东海北部近陆岛屿的植被情况。
 
表1 野外植物资源考察所需工具
 
结合文献、岛屿面积、植被状况等因素确定主要岛屿进行详查。通过样线法,调查中遇到有花或有果物种均采集2~3份标本(注意选择摘取新鲜完好的叶片,可留作分子材料),拍摄数张包括生境、植株全貌、茎、花(果)、叶等在内的数码照片,记录GPS信息;未见花果的物种仅拍摄图片和记录GPS信息。在其周围小岛上,考察人员仅需重点采集主要岛屿上未调查到的物种,其余拍摄凭证照片和记录GPS信息即可。
 
CSH为采集人定制了个性化的采集号牌——一种带背胶的PET材质的条形码,如笔者的采集号牌为“GBJ00001~GBJ10000”。采集时将条形码粘贴于标本茎干上作为凭证信息一同拍摄,便于后期的数据整理。采集人随身携带的GPS定位仪是一款M-241轨迹记录仪,可以记录考察轨迹(通常选择每5秒自动记录一个定位点)。使用前务必调整好准确的时区,并将相机时间与M-241时间保持一致,通过匹配时间就能知道植物的GPS信息。同时通过软件,如GPicsync,能把从M-241中导出的GPS数据(gpx格式)写入照片的Exif信息中。
 
目前中国自然标本馆网站2015试用版(159.226.89.37/cfh2015/myalbums.html)正在研发批量整理采集记录的功能。用户需将植物图片按照“标本+采集号+空格+物种名”格式重命名,如“标本GBJ00001 红楠”,然后在网站上以“考察地点+时间”建立相册,将重命名后的图片与GPS数据上传至该相册,便能批量下载基础采集数据。
 
3 考察进展
 
近年来,国家对于科技基础性工作的支持力度在不断加强,如“热带岛屿和海岸带特有生物资源调整”(2013FY111200)、“华东黄山-天目山脉及仙霞岭-武夷山脉生物多样性调查”(2015FY110200)、“植物园迁地栽培植物志编撰”(2015FY210100)等。这些项目最大的特点是资助参研单位与人员进行本底资料的收集与整理,如标本、种子等科研材料的采集。项目执行期间不将论文列入硬性考核指标,这对于像植物分类学这样的基础性学科的发展和人才培养是一种福音。发表高水平论文的重要性不言而喻,但是对生物多样性丧失较快地区进行抢救性的资源收集,意义也极其深远。
 
受上海市绿化和市容管理局资助,上海辰山植物园主持的“中国东海北部近陆岛屿生物多样性与重要植物资源迁地保育研究”便是一项基础性调查工作,其成果的体现主要是科研材料的收集,包括各个岛屿的凭证标本、目标种类的种群分子材料以及基于标本和文献的各岛屿物种分布名录。
 
3.1 标本收集
 
截至2015年9月,考察队员的足迹遍布37个岛屿,累计出差94次,共采集标本7 132号9 871份(表2),全部存放于CSH,且标本基本完成数字化,待项目结题后即可全部上网 (http:// eherbarium.ibiodiversity.org/VH/CSH/default. html)。
 
3.2 图片拍摄
 
清晰生动的野外活植物图片可以作为标本鉴定时有力的补充,带准确GPS信息的图片还可以作为物种分布的凭证。截至2015年9月,考察队员们累计拍摄活植物图片10 373幅,图片经
 
整理命名后已上传至中国自然标本馆“东海近陆岛屿植物多样性”子站(www.cfh.ac.cn/subsite/ albums.aspx?siteid=islands)。通过解析图片拍摄地的GPS数据,可以为研究物种多样性组成及物种分布规律提供重要依据。
 
表2 中国东海北部近陆岛屿植物调查情况(按照纬度从北至南排序,面积保留两位有效数字)
 
注:各岛屿的名称、经纬度及面积均参考《中国海岛志》江苏、上海卷,浙江卷第一册、第二册。
3.3 分子材料收集
 
收集分子材料3 229份,包含1 007个类群(含种下等级和少量栽培逸生种),隶属156科331属,覆盖24个岛屿。所有分子材料均妥善保存于CSH,每一份均有详细信息,包括馆藏盒号(用于快速查找定位)、样品条形码、凭证标本采集号、重量、入库人、入库时间。其中还收集了49种612个个体的种群材料,是研究岛屿植物种群遗传多样性和遗传结构的重要资料,包括了豹皮樟(Litsea coreanavar. sinensis)、冬青卫矛(Euonymus japonicus)、红楠、白栎(Quercus fabri)、普陀樟、化香树(Platycarya strobilacea)、盐肤木(Rhus chinensis)等。
 
3.4 活植物收集及保育
 
根据“气候相似论”,木本植物引种成功的最大可能性在于树种原生地和新栽培地区的气候条件有相似的地方。舟山群岛和上海辰山植物园均隶属于华东东部地区,属亚热带气候,温度、降水、日照等气候参数都很接近,满足了气候相似的原则。此处发达的滨海植物区系是植物园活植物引种的理想资源库,期间考察人员已完成123种活植物的引种工作,部分类群,如红楠、舟山新木姜子、肾叶打碗花等已在辰山植物园内完成群落构建。针对普陀樟、舟山新木姜子、普陀鹅耳枥等海岛特有的珍稀濒危物种,上海辰山植物园开展了基于遗传多样性水平的迁地保护工作[7-8]。
 
3.5 初步的成果
 
基于文献资料,考察队员在对该区域的标本进行鉴定时,发现了数十种此前未在舟山地区有报道的物种,从而丰富了该区域的植被组成,同时也有数种省级乃至国家级的植物分布新记录(待发表)的发现,如浙江省地理分布新记录禾本科拟高粱(Sorghum propinquum)、中国地理分布新记录伞形科花独活(Heracleum sphondyliumvar.nipponicum)等。另外还发表了伞形科前胡属新类群白花滨海前胡(Peucedanum japonicumThunb. f.albumQ.H. Yang & Q. Tian)[9](图2)。
 
 
图2 白花滨海前胡的模式标本
4 前人的贡献
 
在东海岛屿从事科学植物标本的采集活动至少可追溯至18世纪初,时任东印度公司澳门工厂的医生、苏格兰人James Cunningham,曾于1700年前后两次来华在舟山群岛等地调查植物,其中采自普陀区桃花岛的杉木 (Cunninghamia lanceolata)标本,后来Robert Brown为纪念他而命名为杉木属(CunninghamiaR. Brown ex Richard & A. Richard)1有资料显示,该属还纪念了Allan Cunningham(1791—1839),另一位英国植物学家和探险家。。另外,英国园艺学家Robert Fortune (1843—1856)、法意籍植物采集家Joseph Maxime Marie Calléry (1843)、植物采集家J. F. Quekett (1860—19世纪末) 、美国植物学家Francis Blackwell Forbes (1861—1863) 、英国植物学家William Richard Carles (1883)、德国传教士Ernst Faber (1891)等均造访过东海岛屿[10-11]。至20世纪初,中国才开启了由国人组织进行的科学植物标本采集史,同时也是一段艰苦创业期(1918—1949)。期间钟观光、钱崇澍、胡先骕、秦仁昌、郑万钧、耿以礼、裴鉴、钟补勤、贺贤育、陈诗等中国著名的植物分类学家和植物采集家都曾到访过江浙沿海从事过植物采集和研究,其中最耳熟能详的便是钟观光先生于1930年5月15日在浙江舟山普陀山岛佛顶山(Futinshan)采集的K. K. Tchoong (一般常作为K. K. Tsoong) 94号标本,后经郑万钧先生研究发表的浙江海岛特有种——普陀鹅耳枥[12],已被列为国家I级保护植物,红色名录评估等级为极度濒危 (Critically Endangered B1ab (iii)+2ab(iii))(The IUCN Red List of Threatened Species. Version 2015-4.〈www.iucnredlist.org〉. Downloaded on 21 March 2016.),野生植株仅剩一株。新中国成立后,科学文化事业得到全面复兴,植物资源考察陆续开展。以浙江省为例,浙江师范学院生物系于20世纪50年代初就开始在普陀等地开展标本采集。1958年成立杭州大学后,于80年代承担了浙江沿海岛屿植物资源调查,在舟山群岛、大陈岛采集了大量标本。杭州植物园标本室在普陀、洞头、桃花、朱家尖等岛屿采集了万余号标本,其馆藏量居当时省内各标本室首位。另外,浙江林学院(现为浙江农林大学)标本馆、浙江医学科学院药物研究所标本室、浙江林业科学研究所标本室、浙江自然博物馆等均收集了一定数量的植物标本[11]。
 
若想深入了解并掌握东海近陆岛屿植物资源状况以及过去与现在植被变迁的历史,不研究上述这些重要的参考资料是不可能实现的。老一辈的植物分类学家、植物采集家为我们留下了宝贵的精神与物质财富,我们需要加以批判性的吸收和继承。然而也应该认识到,上述标本馆在标本信息化处理、分享及标本管理方面无法跟上时代步伐,部分馆(室)难以维持,标本保存条件差,很难为科研提供有效支撑。上海辰山植物园主持的“中国东海北部近陆岛屿生物多样性与重要植物资源迁地保育研究”是对该海域岛屿植物较全面较系统的长期性调查,采取的方法先进,收集的材料覆盖面广,为今后在该区域从事相关研究工作的学者奠定了很好的基础。
 
5 结语
 
2006—2015年,整整10年,期间共有27人参与过海岛植物资源考察,他们分别是毕玉科、陈彬、陈敏愉、储昭庆、葛斌杰、顾钰峰、黄姝博、库伟鹏、李湉、李宇翔、彭红玲、沈彬、寿海洋、苏永欣、田代科、田旗、王凤英、王莹、王玉勤、王正伟、许源、杨庆华、叶喜阳、尤黎明、张锐、张宪权、周翔宇(按拼音顺序)。他们既有外单位的,也有原先在辰山植物园后因工作调动或岗位调整而中途离开的,至今还在专门从事野外植物资源考察的仅剩5、6人。海岛的考察让队员们到达了许多常人不曾涉足的地区,领略了祖国海岛异常靓丽的风景,邂逅了众多奇异美丽的花朵,这其中的滋味也只有为之付出过汗水的人才能品味。
 
野外考察是辛苦的,特别在海岛的次生生境中,不是树为人纳阴凉,而是人为植物挡太阳。不过与以前的考察相比,现在的条件其实已经好很多,至少在大部分地区,交通和住宿有保证,队员无需终日徒步或露宿野外。不过也带来另外的问题:以前靠山吃山的生活习惯慢慢消失,浙江海岛的岛民几乎没人会为了生火做饭而上山砍柴,除了极少部分药农会上山采药。因此,原先一些植被较好区域的山路因为多年无人问津已经消失,或者茅草丛生变得异常难走,给考察造成不小困难。
 
考察过程中,被路人询问某种植物“能怎好”(能吃吗?怎么吃?好吃吗?)是常事,尤为尴尬的是经常被人质疑这样的植物资源考察有什么用。的确,舟山群岛的考察从很早就开始并且一直在持续,且这样的工作无法带来直接的经济效益,那么这就意味着是在浪费科研经费吗?举个笔者亲历的例子。一次在象山某海岛考察,那次的目标植物是2014年刚刚被报道的中国樟科植物新记录——圆头叶桂(Cinnamomum daphnoides),原为日本特有种[13]。经过一番寻找终于在一处远离人烟的山沟里找到一小片,大约13棵。当我兴致勃勃拿着标本往回走时,途遇一位当地老乡,他告诉我:这个植物以前岛上很多,叫将军树,常砍来当柴烧,很香(樟属植物含芳香油),你花那么多钱上岛采它干什么。无奈之余,我们也可以从中认识到中国的植物分类任务还远未完成,植物资源调查工作仍需不断深入。发现于宁波的兰科植物新种宁波石豆兰(Bulbophyllum ningboense)[14]更是一例佐证!
 
(2015年10月30日收稿)■
 
参考文献:
 
[1] 《中国海岛志》编纂委员会. 中国海岛志: 江苏、上海卷[M]. 北京:海洋出版社, 2013: 1-513.
 
[2] 《中国海岛志》编纂委员会. 中国海岛志: 浙江卷第二册[M]. 北京:海洋出版社, 2014: 1-947.
 
[3] 《中国海岛志》编纂委员会. 中国海岛志: 浙江卷第一册[M]. 北京:海洋出版社, 2014: 1-977.
 
[4] 陈征海, 唐正良, 裘宝林. 浙江海岛植物区系的研究[J]. 云南植物研究, 1995, 17(4): 405-412.
 
[5] 田旗, 葛斌杰, 王正伟. 华东植物区系维管束植物多样性编目[M].北京: 科学出版社, 2014: 1-565.
 
[6] 《浙江海岛资源综合调查与研究》编委会. 浙江海岛资源综合调查与研究[M]. 杭州: 浙江科学技术出版社, 1995: 1-482.
 
[7] 王凤英, 田旗, 彭红玲, 等. 舟山群岛2种濒危植物生境特征与迁地保护研究[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(3): 847-849.
 
[8] 田旗, 黄姝博, 胡永红. 中国特有植物普陀樟群落特征及物种多样性[J]. 云南植物研究, 2010, 32(s17): 81-88.
 
[9] 杨庆华, 田旗, 夏勃, 等. 白花滨海前胡——滨海前胡1新变型[J]. 西北植物学报, 2008, 28(2): 399-400.
 
[10] 上海科学院.上海植物志(上卷) [M]. 上海: 上海科学技术文献出版社, 1999: 1-7.
 
[11] 章绍尧,丁炳扬. 浙江植物志: 总论[M]. 杭州: 浙江科学技术出版社, 1993: 1-7.
 
[12] CHENG W C. Two new ligneous plants from Chekiang[J]. Contr Biol Lab Sc Soc China, 1932, 8(1): 72-76.
 
[13] 张幼法, 李修鹏, 陈征海, 等. 中国樟科植物一新记录种——圆头叶桂[J]. 热带亚热带植物学报, 2014, 22(5): 453-455.
 
[14] 林海伦, 李修鹏, 章建红, 等. 中国兰科植物1新种——宁波石豆兰[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(6): 847-849.
 
(编辑:段艳芳)
 
An exploration of coastal islands and their plant resources in the north part of East China Sea
 
GE Binjie
Shanghai Chenshan Botanical Garden, Shanghai 201602, China
 
Abstract:Since 2006, there were 94 field trips which organized by Shanghai Chenshan Botanical Garden carried out on coastal islands in the north part of East China Sea. More than 7 000 specimens and 3 200 DNA materials had been collected, over than 100 species of island feature plants introduced and exhibited in Shanghai Chenshan Botanical Garden. These coastal islands in the north part of East China Sea became one of the most important places to conduct taxonomy, introduction and conservation works in Eastern China. In this paper, the achievement of Shanghai Chenshan Botanical Garden was introduced, and the conventional method and digital technology applied in plant collection was shared in detail.
 
Key words:East China Sea, island, plant investigation, Zhoushan Archipelago
 
doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2016.02.010
 
*上海市绿化和市容管理局科技攻关项目(F112424、F132438)



【作者机构】 上海辰山植物园
【来    源】 《自然杂志》 2016年第2期P125-131页

在线咨询
了解我们
网站介绍
经营许可
常见问题
联系我们
横格论文网联系方式
售前咨询:0311-85287508
夜间值班:0311-85525743
投诉电话:0311-85525743
授权服务
代理征稿
支付方式
工作日 8:00-22:00
经营许可
机构信用代码证
杂志社征稿授权
企业营业执照
银行开户许可证
其它
发表服务
在线投稿
征稿授权