中國科學院昆明植物研究所
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科研進展

橫斷山植物多樣性綜合考察:國際合作催生的璀璨成果

文章來源:  |  發布時間:2009-11-27  |  作者:朱衛東  |  浏覽次數:  |  【打印】 【關閉

 

  20099月,随着一箱箱整齐的标本放入中國科學院昆明植物研究所标本馆,中美科学家们通力合作、历时6年的横断山区植物多样性综合科学考察也正式结束。考察队中方负责人、中國科學院昆明植物研究所党委书记、副所长孙航研究员不无感慨说:老一辈科学家在上世纪七十年代开展的青藏高原综合科学考察为摸清西南地区资源本底资料打下了良好基础,我们站在前辈的肩膀上,唯希望六年的横断山区考察能为为更深入的认识和研究横断山区植物和真菌类群提供有价值的资料。

 

中美國家基金助科學家推動項目開展

  2003年,中科院昆明植物研究所與哈佛大學標本館在昆明簽訂了科技合作協議,共同執行名爲“中國西南地區植物和真菌生物多樣性研究”合作項目,在中美兩國植物學的推動家,合作項目獲得了美國國家自然科學基金(NSF)——“西藏東南部、四川西部高等植物及真菌多樣性的研究”和中國國家基金重大國際合作項目(NSFC)——“橫斷山區植物多樣性起源和進化的研究”的聯合資助。從那時起,在兩國國家級科學基金的共同支持下,項目獲得了持續穩定開展。

  在中方首席科學家昆明植物研究所孫航研究員和美方首席科學家哈佛大學戴維·鮑夫德(David Boufford)博士的共同帶領下,中美聯合考察對自2003年起,先後對西藏昌都,雲南迪慶,四川涼山州、甘孜州和阿壩州等地近五十個縣域開展了五次大型野外科學考察。考察人員包括中科院昆明植物研究所、中科院植物研究所、雲南師範大學,美國哈佛大學(Harvard University)、費爾德自然曆史博物館(Field Museum)和日本高知縣立牧野植物園(Kochi Prefectural Makino Botanical Garden, Japan)等單位二十余位研究人員。六年來,中美科學家們共采集了1200015000號標本,約6000余種高等植物和真菌類群。截至目前,科研人員鑒定確認了30個植物和真菌新種,建立了向世界科學家們開放的植物圖像和描述在線查詢數據庫,還建立了在線的中國地名手冊,這對于精確地確認植物標本采集地提供了重要參考。

 

複雜地理環境的改善爲考察順利完成提供前提

  橫斷山區是我國生物多樣性最豐富的地區,行政區域上包括雲南省西北部(迪慶藏族自治州)、四川西部(甘孜藏族自治州、阿壩藏族羌族自治州、涼山彜族自治州)和西藏自治區東南部(昌都地區及林芝部分地區),同時向北延伸至青海東南部、甘肅西南部、向南延伸到緬甸的北部地區,總面積約爲50萬平方公裏。地質史上,由于青藏高原的快速隆起,橫斷山區受到板塊的擠壓,使得地層發生彎曲和錯斷,逐漸形成一組近南北走向,並由許多大河大江切割而成的山系地貌。由于複雜獨特的自然地理條件和氣候條件,這裏的植物種類繁多,高達一萬種以上,不同來源的植物在這裏彙集、交流和分化,從而産生了大量新特有屬種,逐漸成爲全球生物多樣性非常豐富的關鍵熱點地區之一,並被保護國際組織列爲全球34個生物多樣性熱點地區之一。

  由于地形複雜,交通基礎設施落後,近代曆史上僅有少數植物學家在那裏開展局部地區的采集工作。新中國成立以後,我國相繼開展了青藏高原綜合科學考察等工作,爲《中國植物志》、地方植物志等本底資料整理工作的開展奠定了良好基礎。改革開放三十多年來,隨著我國綜合國力的大幅提高和地區交通環境的改善,深入開展植物學考察和研究成爲可能,正如項目合作者昆明植物研究所楊祝良研究員所說:“現存的很多館藏標本材料多爲二十世紀七八十年代采集,由于工作環境惡劣,幹制標本的設備很簡單,大量標本都是在野外用火直接烤幹,很多材料無法直接應用于分子生物學實驗當中。而通過這次考察,我們便可以在很多過去很難到達的地方采集標本,標本制作設備大大提高,獲取實驗材料也變得容易。”

  “如果你不能獲得高質量的標本,就很難獲得可以信賴的科學數據。”楊祝良研究員這樣說。

 

惡劣的環境,極端的天氣與不期而遇的新發現伴隨考察

  由于曆史原因和自然條件的限制,橫斷山區交通狀況較差,加之高山峽谷縱橫,幹旱洪澇極端天氣、道路塌方等時有發生,給聯合考察隊屢屢制造麻煩。幾年來,考察隊工作海拔平均都在3500以上,單次考察持續時間長達四十天以上,由此帶來的高寒缺氧問題一直困擾著考察工作的開展。

  “爲了能夠細致研究所到地區的植物,考察隊常常要在山上駐紮營地。2006年哈巴雪山考察時,考察隊將帳篷駐紮在海拔4000的蘭花坪草甸,並在那裏工作了四天。不長的幾天,由于持續下大雨,隊員們在對抗寒冷的同時,還要時刻防備無處不在的螞蟥。晚上隊員們擠在狹小的牛棚裏壓制標本和編號,第二天由當地馬幫送到山下的村子進行烤制。”考察隊隊員之一、昆明植物研究所樂霁培博士回憶起那段日子,記憶猶新。

  雖然有著這樣的困難,考察人員更享受考察中不期而遇的新發現,蕨類植物高寒水韭就是其中的一個。總所周知,水韭屬是水韭科植物唯一的孑遺屬,高寒水韭又是該屬內分布海拔最高的一個種,一般生長于在海拔約3500左右的高山濕地、湖泊、沼澤草甸中,僅分布于我國的雲南西北及四川西南部。2005年、2006年和2007年考察隊先後在四川九龍縣、白玉縣和紅原縣發現高寒水韭的分布,居群較大,但由于該種嚴重依賴水生濕地環境,生存狀況令人堪憂。除了高寒水韭,考察隊先後發現了十字花科、蘭科、瑞香科、唇形科等植物和真菌類群的30個新種,爲摸清橫斷山區植物區系成分增添了重要資料。

  廣泛的考察使得國立研究機構與地方政府建立了良好友誼,並爲區域生物多樣性管理和保護提供了科學指導

  持续六年的野外科学考察过程中,考察队涉足了云南、四川和西藏自治区的六个州(地区)近五十个县,每到一个地区,考察队都会与州县林业和保护区管理部門进行交流,在交流中逐渐建立了良好的院地合作关系。2004年,考察隊幫助西藏自治區林業局整理了《西藏珍稀瀕危植物國家重點保護名錄》。每一年考察結束後,考察隊均向考察所在省區報送當年考察總結和建議。如2006年,考察隊向四川省林業廳提出了“加強對野生植物資源的摸底調查,尤其是珍稀瀕危植物的保護工作”的文本建議。希望察青松多白唇鹿國家級自然保護區在加強野生動物保護的基礎上,對保護區內高寒水韭(Isoetes hypsophila)進行摸底調查,建議引起了四川省林業廳和察青松多國家級自然保護區的高度重視,並在2009年多次開展了針對高寒水韭的重點調查,取得了重要成果。

  在合作研究中增進了交流,提升了我國橫斷山生物多樣性研究水平,培養了一批優秀青年科技人才

  我國是國際《生物多樣性公約》的締約國之一,生物多樣性研究有著廣泛且較早的國際合作,如Flora of China(《中國植物志》英文版)等重大研究課題。早在1984年中美兩國就聯合開展了雲南大理蒼山植物學考察,之後又連續開展了中英、中美高黎貢山綜合考察。中美橫斷山區植物多樣性科學考察是中外合作開展橫斷山地區生物多樣性研究的延續,通過聯合研究,爲我國增添了一大批植物本底資料,這些本底資料爲正在編研的《中國植物志》英文版提供了重要科學依據,同時考察獲得了大量深入研究橫斷山區特征植物成分起源與進化研究的實驗材料,也爲我國瀕危物種的保護和自然保護區管理與建設提供了重要理論指導。合作六年來,孫航研究員和楊祝良研究員在考察基礎上主持了國家科技基礎性工作專項重點項目——“青藏高原特殊生境下野生植物種質資源的調查與保存”,在橫斷山植物多樣性考察基礎上,對流石灘、高寒荒漠化草原、高寒草甸、高原濕地、幹熱、幹暖河谷和鹽堿地等極端特殊生境下的植物資源進行系統調查。

  一批青年科技人才在合作開展中逐漸成長起來。2004年以來,先後有11名中青年學者前往哈佛大學、Field自然曆史博物館和以色列開展合作研究,十一名參加項目的研究生獲得了博士學位,兩名參加項目的博士研究生在獲得學位後赴哈佛大學和Field自然曆史博物館開展博士後研究。國際合作極大地提高了研究生研究能力和水平,一批圍繞橫斷山區植物區系成分和特有化垂直分布大尺度比較研究、中國-喜馬拉雅植物區系以及洲際間斷分布類群的研究成果在國際主流期刊上發表,包括了Molecular phylogenetics and Evolution, Fungal Diversity, American Journal of Botany, TaxonBiodiversity and Conservation等著名期刊,成績斐然。

  國際合作同時增進和拓展了兩國科研機構交流與合作。200910月下旬出版的美國《哈佛大學報》(Harvard Gazette)發表了題爲“Plant diversity, altitude leave collectors breathless in China”的科研工作報道,系統介紹了由昆明植物研究所與哈佛大學聯合組織開展的五次深入橫斷山區腹地的植物多樣性綜合科學考察,並對合作研究工作給予了高度評價。項目美方首席科學家戴維·鮑夫德(David Boufford)博士這樣說:“我們的合作很愉快,也很成功。橫斷山是一個讓人著迷的地方,因爲科學家們總有機會在那裏獲得新的發現。”


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