鸟类的多样性与地理分布 作者:张雁云 发表时间:05-04-26世界上现存鸟类9700多种,其中90%以上的种类生活于陆地和淡水。生活在淡水的鸟类大多长途迁徙,受地域影响不大。而陆地鸟类则常常具有自己特定的分布区,像所有生物一样,在不同地区的鸟类呈现出不同的种群和数量。?
经观察发现,鸟种的多少与地域面积相关性不显著。如北美洲的面积远较中国大,却只有650多种鸟类,约为我国的一半。?
就像人要有一个遮风避雨的房子一样,鸟儿要有不同的隐身取食的植被。丰富多样的植被就会有多样的鸟类栖息。如:南美洲有300多种蜂鸟,而纬度大致相同的非洲却一种也没有。不同地方距离的远近也并不能完全决定鸟种是否相近,马达加斯加和非洲大陆只有400公里的距离,英国和日本相距11000公里,但后两者的鸟类的相似性远比前两者高。?
还有一些鸟受地质变迁和生物学特性的影响,表现出地域的特有性。如:雉鸡类,它们的飞翔本领不够高,食性范围较窄,对生境要求苛刻,适应环境的能力差。当地质变迁后,便阻挡了它们向外扩散,于是,它们就只能在原产地繁衍,亚洲是它们的主要栖息地。?
根据动植物集中、组成的情况,结合纬度、气候、地形、地质等因素,动物地理学家们将地球表面的陆地分为6大动物地理区,它们是:澳洲界、新热带界、热带界、东洋界、古北界、新北界(图1),在每一地理区内都生活着独特的鸟类类群。?
澳洲界包括澳洲大陆、新西兰、塔斯马尼亚以及附近的太平洋岛屿。本界由干旱地带、潮湿地带和一些岛屿组成。在这个区系中生存着很多古老的动物,例如鸭嘴兽。鸟类也很特殊,900多种繁殖鸟中的500余种为本界特有鸟类。代表鸟类有鹤鸵、鸸鹋、几维、?V雉、琴鸟、极乐鸟、吸蜜鸟、园丁鸟。几维鸟具有更多的祖先特征,它不会飞,产的卵大的占体重的1/4。
新热带界包括整个中美、南美大陆、墨西哥南部以及西印度群岛。本界拥有世界上最大的热带雨林,生活着3000多种繁殖鸟,是鸟类资源最为丰富的地区。代表鸟类有美洲鸵鸟、麝雉、蜂鸟、割草鸟、灶鸟、食蚊鸟、窜鸟、巨嘴鸟、伞鸟、裸鼻雀等。?
旧热带界包括阿拉伯半岛南部,撒哈拉沙漠以南的整个非洲大陆,马达加斯加及其附近岛屿。本界多为干热地区,景观类型主要有沙漠和热带草原,有1500多种鸟在此繁殖。代表鸟类有非洲鸵鸟、鼠鸟、百灵、旋木鹎、扇尾莺、疣眼 ?、织雀、维达雀等。
东洋界包括亚洲南部喜马拉雅山和秦岭以南的地区、印度半岛、斯里兰卡、中南半岛、马来半岛、菲律宾群岛、苏门答腊、爪哇和加里曼丹等大小岛屿。本界气候温暖而湿润,景观类型多样,植被茂盛,有近千种繁殖鸟。代表鸟类有雉类、鸠鸽类、鹦鹉、啄木鸟、犀鸟、和平鸟、阔嘴鸟、八色鸫、伯劳等。
古北界是最大的鸟类地理区,包括欧洲大陆、北回归线以北的非洲、阿拉伯半岛以及喜马拉雅山-秦岭以北的亚洲。本界的气候、地形和景观类型多种多样。有1000多种繁殖鸟,特有种类较少。代表种类有潜鸟、松鸡、百灵、攀雀、文鸟、灰喜鹊等。
新北界包括墨西哥以北的北美洲,气候、自然状况类似古北界,因此有人将古北界和新北界合称为全北界。代表种类有松鸡、海雀、吸汁、啄木鸟、嘲鸫、森莺。
中国疆域辽阔,地理位置适中,地形复杂,气候多样。从西部连绵不断的山地、高原到东部一望无垠的平川,从北部的荒漠、草原和寒温带针叶林到南部热带雨林,处处表现出独特的自然景观。中国地跨东洋界和古北界两大动物地理分界。一个国家拥有两个不同特色的动物地理界的情况,在世界上仅有中国和墨西哥,而中国的幅员远较墨西哥辽阔。因此中国鸟类资源是世界上最为丰富的国家之一,共有1294种鸟类,占世界鸟类种数的13.3%。仅次于南美洲的巴西(2000种)、秘鲁(1678种),哥伦比亚(1567种)和委内瑞拉(1337种),居世界第五位。
说到东洋界和古北界在中国的分界线,曾被英国人华莱士在1876年划在了南岭,学术界长期依照这个原则划分。后来经我国鸟类学奠基人郑作新先生的调查,与我国动物地理学家张荣祖先生共同研究论证,将划分线从南岭改在了秦岭。这与土壤、植被、气候的区划是吻合的,得到了学术界的赞同与认可。
依据地形、温度和湿度的差异,中国的陆地可划分为3个大的自然地理区,即东部季风区、西北干旱区和青藏高寒区。显示出自然地理环境和气候的复杂多样性。
考虑到历史发展、景观生态、鸟类区系等,中国鸟类地理分布又分为东北区、华北区、蒙新区、青藏区、西南区、华中区和华南区等7个鸟类大区,前4大区属于古北界,后3大区属于东洋区。7个鸟类大区又可以划分16个亚区。各区和亚区的气候、景观特征各异,为鸟类提供了多种多样的栖息和繁衍场所。
中国鸟类不仅种类众多,组成也非常复杂。从鸟类分类来看,有不少特色类群,尤以鹤类、雉类和画眉类最为著称:世界15种鹤类中有9种分布于中国,其中黑颈鹤是仅分布于青藏高原的特有种;世界51种雉类中,有27种在中国分布,其中的虹雉属、马鸡属、长尾雉属、锦鸡属等为中国的特产属或主要分布区在中国;世界284种画眉中,有131种分布于我国。雉类和画眉类的大多数不具迁徙习性,是“永久居民”,因而中国素有“雉鸡王国”和“画眉乐园”的美称。
中国除具有特色的陆地环境外,还拥有亚洲最大面积的湿地。我国东临太平洋,海岸线长达2万公里,拥有数以千计的从寒温带到热带的岛屿。在海南、广东、广西、福建、台湾、香港、澳门等地的沿海地区,尚有约14000公顷的红树林湿地。这些湿地为水鸟繁殖、停息和越冬提供了优越的场所。2002年冬季,在广东番禺约30公顷的红树林中越冬的鸟类超过万只,2003年初在海南临高红树林中发现13只在此绝迹20年的世界濒危鸟类——黑脸琵鹭。
同时,我国还拥有总面积约2000多万公顷的淡水湿地,其中面积在100公顷的湖泊有2350个,1万公顷以上的自然湖泊也有130个。这些处于不同气候带条件下的水域,吸引了大量水鸟,成为它们繁殖或越冬,以及迁徙中途的重要停歇地。如鄱阳湖是我国白鹤、白头鹤、灰鹤等的重要越冬地,其中的白鹤是世界上最大的越冬种群。而那些往返途经中国南北迁飞的旅鸟也是构成我国鸟类资源丰富的重要原因之一。
环志以及卫星遥测追踪的结果表明,许多猛禽、鹤鹳类、雁鸭类、鸥类、鸻鹬类等,主要通过我国东部沿海地区迁飞到南洋群鸟和澳洲越冬,来年春夏季再从南半球迁飞到俄罗斯、日本、朝鲜半岛等地繁殖。而我国内陆纵横交错的河流以及南北走向的山脉与河谷,是东欧和中亚至印度次大陆、中东以至非洲的迁徙鸟类向越冬地散布的驿站或通道。此外,青藏高原是我国特有的高寒带景观,形成了自己独特的鸟类群落。台湾及海南岛与大陆的隔离已有相当长的时间,岛屿面积较大,栖息着许多独具特色的鸟类,在中国69种特有鸟类中,仅分布于台湾或海南的就有15种。这一切均使我国的鸟类区系和生物多样性进一步复杂和丰富。
在看到我国鸟类物种多样性和组成复杂性时,兴奋之余更应有忧患意识和保护意识:应清楚地认识到我国是一个对土地的开发和利用已有数千年的历史的超级人口大国,许多适宜于耕作地区的森林和草原均已被开垦为农田,鸟类的栖息地已经和正在遭受不同程度的破坏。
从海岸地貌的基本特征可分为两大类:海岸侵蚀地貌和海岸堆积地貌。
侵蚀地貌
岩石海岸在波浪、潮流等不断侵蚀下所形成的各种形态。主要有海蚀洞、海蚀崖、海蚀平台、海蚀柱等。这类地貌又因海岸物质的组成不同,被侵蚀的速度及地貌的发育程度也有差异。
堆积地貌
海岸带的沉积物在波浪、水流作用下,发生横向或者纵向运动,当沉积物运动受阻或波浪水流动力减弱时,即发生堆积,形成各种海积地貌。按堆积体形态与海岸的关系及其成因,可分为毗连地貌、自由地貌、封闭地貌、环绕地貌和隔岸地貌。按海岸物质的组成及其形态,可分为沙砾质海岸、淤泥质海岸、三角洲海岸、生物海岸等地貌。
①沙砾质海岸地貌。发育于岬角、港湾相间的海岸,由被侵蚀的物质经沿岸流输送堆积而成。波浪正交海岸传入时,水质点作向岸和离岸运动,但两者的距离不等,导致泥沙向岸和离岸运动。这种横向的泥沙运动,形成近岸的泥沙堆积体,它们由松散的泥沙或砾石组成,构成了沙滩以及与岸线平行的沿岸沙堤、水下沙坝等一系列堆积地貌。波浪斜向到达海岸时,沿岸流所产生的沿岸泥沙纵向输移,使海岸物质在波能较弱的岸段堆积,形成一端与岸相连、一端沿漂沙方向向海伸延的狭长堆积体,称为海岸沙嘴;若沙砾堆积体形成于岛屿与岛屿、岛屿与陆地之间的波影区内,使岛屿与陆地或岛屿与岛屿相连,称为连岛沙洲;在一些隐蔽的沙质海岸上,有与岸平行或有一定交角的沙脊和凹槽相间的地形,构成脊槽型海滩。
②淤泥质海岸地貌。在潮汐作用较强的河口附近和隐蔽的海湾内堆积而成,这类堆积体由0.002~0.06毫米的细颗粒物质组成。地貌形态较为单一,成为平缓宽浅的泥质潮间带海滩。与更新世冰水沉积作用有关而发育成的泥质海岸,岸外海滨有一列断续连接的岸外沙堤,它以北欧瓦登海最为典型。
③三角洲海岸地貌。在河口由河流携带的泥沙堆积而成的向海伸突的泥沙堆积体。有呈鸟足状的,如密西西比河口三角洲;有呈尖嘴状的,如意大利台伯河口;有呈扇状的,如尼罗河三角洲和黄河三角洲等。(见三角洲)
④生物海岸地貌。为热带和亚热带地区特有的海岸地貌类型。造礁珊瑚、有孔虫、石灰藻等生物残骸的堆积,构成了珊瑚礁海岸地貌,主要分为岸礁、堡礁和环礁三种基本类型。岸礁与陆地边缘相连,并从陆地向海方向生长,如红海和东非桑给巴尔的珊瑚礁。堡礁与岸线几乎平行,礁体与海岸之间由潟湖分隔,如澳大利亚的昆士兰大堡礁;环礁则环绕着一个礁湖呈椭圆形,中国南海西沙群岛大多为环礁。
在茂盛生长有耐盐的红树林植物群落的海岸,构成红树林海岸地貌。红树植物有特殊的根系、葱郁的树冠,能减弱水流的流速,削弱波浪的能量,构成了护岸的防护林,并形成了利于细颗粒泥沙沉积的堆积环境,形成特殊的红树林海岸堆积地貌。
藻 类
藻类植物是地球上最重要的初级生产者,它们光合同化生产有机碳的总量约为高等植物的7倍,同时固氮藻类(和固氮细菌)每年约能固定1.7亿t的氮素。因此,藻类不仅是人类和动物极其重要的食物源,而且它们光合作用中放出的氧也是大气中氧的最重要的来源。不言而喻,它们对自然生态系统的物质循环及环境质量有着深刻的影响。
藻类植物广泛地分布在海洋和各种内陆水体中(包括湖泊、水库、江河、溪水、沼泽、池塘、泉水、冰雪等)以及潮湿地表,其中生长在内陆淡水水体中的为淡水藻,分布于海洋和内陆咸水水体中的为咸水藻。中国的藻类包括有:原核生物中的蓝藻门;原生生物的硅藻门、甲藻门、金藻门、黄藻门、隐藻门、裸藻门以及属于植物界的红藻门、褐藻门、绿藻门和轮藻门,其中海藻已记录的共2458种(详细情况将在海洋一节中讨论),这里仅讨论中国淡水藻类的多样性及其所受威胁。
1、中国淡水藻类的多样性
由于中国幅员辽阔,自然环境复杂多样,使得中国淡水藻类资源也十分丰富而多样。近一个世纪的调查研究表明,淡水藻类中的各个门类在中国都有发现,而且种类都非常丰富。已知全世界藻类植物约有40000种,其中淡水藻类有25000种左右,而中国已发现的(包括已报道的和已鉴定但未报道的)淡水藻类约9000种。但是,由于国内尚有不少地区未进行过藻类调查,即使已进行藻类调查的有些地区,也并不十分全面,加之多数门类的淡水藻类在中国的调查研究还缺乏深度和广度,因此中国淡水藻类的物种数应远远超过9000种,估计约有12000至15000种(按占世界淡水藻类种数的50%~60%计)。
淡水红藻和褐藻,它们是海陆演变过程中残留在淡水中的孑遗生物,几乎都生长在清洁、温度偏低、且较稳定的水体环境中,如泉水、井水、溪水中(特别是泉水环境),其分布区相当狭窄,而且具有一定的封闭性。它们在这些环境中长期适应的结果,形成了不少珍稀特有的种类,这对研究地球环境的变化及生物自身的演变具有较高的学术价值。它们在世界各地的淡水中均分布得较稀少,在中国,半个世纪以来对这些藻类的采集研究,发现有些种类仅记录到一次。这样的藻类共有12种,包括淡水褐藻类的层状石皮藻(Lithoderma zonatum),以及淡水红藻类的绞纽串珠藻(Batrachospermum intortum)、中华串珠藻(B. sinense)、中华链珠藻(Sirodotia sinica)、中华鱼子菜(Lemanea sinica)和鹧鸪菜窄变种(Caloglossa leprieurii var. angusta)等,它们应该列入珍稀物种。
2、中国淡水藻类资源受威胁的状况
(1)物种受威胁的状况 虽然中国的淡水藻类资源非常丰富,但是由于自然环境的变化和人类的活动(特别是工业和城市的发展),有些罕见的种已遭受灭绝或处于濒临灭绝的境地,其中受威胁最严重的是淡水红藻和褐藻。近几十年来,中国北方许多地区由于气候干旱或工业发展而过量抽采地下水,引起地下水位下降,使一些著名泉区的水源枯竭或濒临枯竭。泉城济南、山西晋祠和娘子关的泉源就是著名的例子。泉水枯竭,使那些依赖泉水环境生长的特有藻类(特别是淡水红藻)面临厄运,有些已荡然无存。淡水褐藻更为珍稀,中国仅在40年代初于四川重庆嘉陵江中发现过,几十年来由于环境的演变,也已消失。
最近10多年来,中国经济高速发展,不少泉水资源得到了开发利用,但是由于人们对泉水环境缺乏保护意识,因而造成生长在其中的淡水红藻和其他泉水生物面临濒危,有的甚至灭绝。南京浦口珍珠泉,过去生长有十分丰富的淡水红藻:外界串珠藻(Batrachos-permum ectocarpum)和美芒藻(Compsopogon spp.)。但是随着旅游区的开发,如今那里的红藻几乎绝迹。山西太原晋祠也有外果串珠藻生长,1994年去调查时尚有部分存在。1995年由于泉水枯竭,已经消亡。可以设想那些正在进行开发的泉源(旅游或饮料),如果不注意对泉源环境的保护,那么藻类和其他泉水生物也可能面临同样的厄运。
在其他生长大型淡水藻类的水体中,也往往由于人类活动引起环境变化,招致大型淡水藻类的消失,如江苏阳澄湖,湖中大型轮藻植物出现成片死亡。又如武汉东湖中的原来主要藻类——鼓藻类(desmids),它们主要生长在清洁的水体中,但自70年代以来由于富营养化过程的加剧,逐渐被蓝藻、绿球藻等耐污藻类所取代。类似的情况,已是十分常见。
(2)物种多样性结构受破坏的状况 在正常情况下,一个生态系统(特别是水生生态系统)中,藻类群落的物种结构保持着良好的多样性状态,即种类多,但每个种的个体不多,这时藻类群落发挥出良好的生态效益——保持水质良好状态,且水产丰富。但是当水生生态系统发生逆向转化——受重金属污染或高度富营养化时,藻类群落物种结构的多样性被破坏,某些物种超常生长而导致有害的赤潮(海洋中)或水华(淡水中)发生,并造成管道阻塞,水质恶化,危及渔业生产,甚至出现鱼类中毒现象。随着工业化和城市化进程的加快,这种严重的环境问题已屡见不鲜。中国常见的能形成有害水华的藻类有:蓝藻,常有毒,其中主要的是微囊藻(Microcystis),还有鱼腥藻(Anabaena)、项圈藻(Anabaenopsis)、颤藻(Oscillatoria)、束丝藻(Aphanizomenon)等,它们在中国许多地方都有大面积的发生,危害很大;小定鞭藻(Prymnesium parvum),属定鞭藻类,有毒,它们的水华已引起多起养殖鱼类的中毒事件;硅藻,也偶有大面积发生,其中以1991年冬春之交,湖北省汉江发生的约200km范围的硅藻水华——梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)最为典型,这次水华造成很大危害,严重地影响了武汉市和沿江地区的工业生产和居民生活。
3、中国淡水藻类的保护
从上述可知,中国淡水藻类资源虽很丰富,但目前已受到严重的威胁,如不及时采取措施进行保护,许多珍稀种类可能很快灭绝。特别应该指出的是,当前人们对生物多样性保护的注意力主要放在大型动、植物上,对像藻类这样的微型生物很少注意,这一情况必须改变。在保护大型动、植物的同时,应加强对小型植物的保护。
地 衣
1、中国地衣的多样性
地衣是一群特殊的真菌,这群特殊真菌通常只是与藻类或蓝细菌处于互惠共生的生态系统中才能生存于自然界。因此,地衣本身也是共生生态系统多样性的体现。全世界迄今已知的地衣物种约20000种,而中国还不到2000种。就在这2000种中约200种为中国所特有。然而,无论是全世界或中国实际存在的地衣物种远不止这个数字。尤其是中国地衣物种多样性的调查研究才刚刚起步。
2、中国珍稀濒危地衣及其受威胁状况
由于大气污染和森林采伐,中国许多地方地衣多样性面临威胁。依存于森林树皮附生的中国及东亚特有种,如黄袋衣(Hypogymnia hypotrypa)、粉黄袋衣(H. hypotrypella)、霜袋衣(H. pruinosa)、蜡光袋衣(H. laccata)、横断山袋衣(H. hengduanensis)以及云南石耳(Umbilicaria yunnana)等种类的生存都面临着威胁。因为,它们的兴衰存亡与森林生态系统多样性的兴衰存亡息息相关。如产于云南丽江和台湾阿里山松林中的中国特有附生种中华疱脐衣(Lasallia mayebarae)在系统演化上具有重要意义。然而,在云南丽江,这种世界珍稀物种已被森林火灾所吞噬。随着旅游业的大规模发展,特产于华山岩石上的世界珍奇地衣华脐鳞(Rhizoplaca huashanensis)的生存也面临威胁。此外,在抗癌和抗艾滋病毒方面具有潜力的东亚食用地衣美味石耳(U. esculenta)也因无节制的采收与买卖而在中国庐山等地濒临绝迹。若不采取必要的保护措施,在日用香料工业中颇受青睐的扁枝衣(Evernia mesomorpha)和丛枝树花(Ramalina fastigiata),与抗前列腺炎药物有关的戴氏石蕊(Cladonia delavayi)以及在降血压方面有效的地茶(Thamnolia vermicularis)和雪地茶(Th. subuliformis)等地衣的生存也逃不脱因无节制采收与开发所带来的厄运。
3、对地衣的保护
由于人类对地衣本质的认识经历了一个漫长的过程,在开发利用方面,地衣尚处于“未开垦的处女地”状态。因而,它是一个潜力很大的生物资源宝库。此外,地衣在自然界生长极为缓慢,加强对地衣的保护以便可持续利用已是我们所面临的迫切任务。
保护地衣多样性除了必须保护它赖以生存的森林生态系统多样性以外,应注意以下保护和可持续利用的措施:
(1)对于日用化工香料、药用和食用地衣资源应采取分区、按年、有计划、有节制地轮换采收。
(2)对于在科学上有重要意义的世界珍稀物种,如陕西华山的华脐鳞,云南丽江的中华疱脐衣,以及庐山的美味石耳等中国和东亚特有种,应选择合适地段,建立珍稀地衣保护小区加以保护。
(3)对上述一些重要地衣同时还应采取菌、藻分离真培养,进行室内保存。对地衣物种进行多层次的系列保护措施是地衣物种多样性保护和可持续利用的重要方向。
(4)加强对中国地衣物种多样性的调查、采集、分离、培养和研究,以便在地衣多样性遭受破坏之前使之受到保护,研究和可持续利用。
苔 藓
1、苔藓植物的多样性
中国的苔藓植物十分丰富。全世界有苔藓植物23000种,中国有2200种,占全世界的9.1%。
中国苔藓植物的特点是:
(1)特有类群丰富。根据近几十年调查的结果,仅见于中国的特有苔藓属和主要分布于亚洲东部(仅少数涉及邻近地区)的东亚特有苔藓属共35个,占中国苔藓植物属数的7.09%。它们共含有48个种、亚种或变种,占中国苔藓植物种总数的2.2%(表1)。这些特有属、种在中国西南部横断山区、长江流域中游山区和东南沿海山区存在3个分布中心(表2);
(2)在系统发生上居关键位置的类群多,如原始类型藻苔目(Takakiales)藻苔科(Takakiaceae)藻苔属(Takakia)的两个种;藻苔(T. lepidozioides)和角叶藻苔(T. ceratophylla)在中国西藏地区的察隅、波密及米林县的高寒山地都有发现;
(3)热带、亚热带成分占优势。
3、苔藓植物的保护
苔藓植物除了科学价值外,还有很重要的经济价值。在药用方面,苔藓作为“清热解毒”的中草药已有数百年历史。明朝李时珍在《本草纲目》中就记载了金发藓(Polytrichum commune)和暖地大叶藓(Rhodobryum giganteum)等,暖地大叶藓长期以来在中国西南地区被称作“茴心草”,用来治疗心血管病。
传统上,泥炭藓属(Sphagnum)植物或泥炭一直是花卉、苗木栽培或移植的重要包扎材料和园艺肥料,迄今尚无更佳的替代物。
中国历来是世界上五倍子出口的主要国家之一。经过近半个世纪的研究,中国科学家发现,在五倍子生产周期中,苔藓植物作为五倍子蚜虫的冬寄主是五倍子增产不可缺少的一个环节。迄今为止,至少已发现有约20种苔藓植物可作为五倍子蚜虫的冬寄主植物。
此外,苔藓还是监测环境污染的良好指示植物。苔藓与地衣对大气中的SO2,CO和HF反应极为敏感。在中国,钟帽藓(Venturiella sinensis)、高领藓(Glyphomitrium humilli-mum)和兜瓣耳叶苔(Frullania muscicola)等均系常见的树干附生种类,它们对大气污染有较强的敏感性,可在环境监测方面加以利用。
总之,苔藓植物与人类的生存有密切的关系,对它们的保护我们必须给以高度的注意。
蕨类植物
1、中国蕨类植物的多样性
全世界有蕨类植物10 000~12 000种,中国有2 200~2 600种,占世界种数的22%。由于中国地域广大,自然条件复杂多样,除了热带少数科属外,中国拥有的科属数几乎占世界的95%,这说明中国的蕨类植物有极高的多样性。
中国分布有在探讨物种进化系统问题上十分重要的种类,如原始类群裸蕨纲的松叶蕨(Psilotum mudum)、天星蕨(Christensenia)。有些属如光叶蕨(Cystoathyrium)、中国蕨(Sinopteris),其分布区狭小,为中国特有,它们的发现对研究该科中属的演化关系有一定意义。而在四川东部长江沿岸发现的圆肾铁线蕨(Adiantum reniforme),其原产地在大西洋的Madeira群岛。中国变种荷叶铁线蕨(Adiantum reniforme var. sinense)的出现,为研究间断分布及中国和非洲蕨类种的关系提供了很好的材料。能生长在海拔4350m高山寒冻荒漠的严酷环境中的玉龙蕨(Sorolepidium glaciale)是研究蕨类形态和生态条件关系的重要属种。仅产中国西南的湖南石灰岩壁的荚囊蕨(Struthiopteris eburnea)是典型的石灰岩钙质土的重要种属。
根据不完全统计,中国特有的蕨类植物有500~600种,占已知中国蕨类植物的25%左右,重要特有属及代表种见表1。
2、蕨类植物受威胁和濒危状况
随各地区植物考察的深入,不断有蕨类植物新种被发现,但与此同时也有一些种由于环境改变或人为破坏而消失或濒临灭绝(表2)。除上面提到的特有和濒危属种(表1和表2)外。还有些种类虽然不限产中国,但在中国仅局部地区有分布,如鹿角蕨(Platycerium wallichii)仅产靠近缅甸边境的盈江,而埃及苹(Marsilea aegyptica)仅产新疆的局部水域。像这些种类的个体数量不多,分布区狭窄,如不保护,很易绝灭。类似的濒危种类还有很多,估计约占中国蕨类总数的30%左右,其中重要的有101种(表3)。
导致蕨类植物濒危有以下多种原因:
(1)森林破坏,造成空气湿度降低,以及地下水位下降,使原有生态环境改变,影响植物种的生存和繁殖,如1963年在四川二郎山团牛坪海拔2450m处林下发现的光叶蕨,1984年专程前往该地,发现森林消失,气候干燥,只在灌丛中找到一株。
(2)工农业建设事业的发展使局部地区一些植物种消失,如中华水韭,荷叶铁线蕨。
(3)由于对一些药用及观赏植物只宣传其价值,而不强调保护的重要,使一些蕨类植物遭受毁灭性的摧残,如鹿角蕨近年已难见到。
(4)旅游区对一些小型稀少植物不加保护,致使其遭践踏而无法生长,如瓶儿小草(Ophioglossum thermale)。
3、加强对蕨类植物的保护
蕨类植物与人们的生活有密切关系,它们之中很多种是传统的中药和民间草药,约占全部种类的10%。如贯众(Cyrtomium fortunei)、海金沙(Lygodium japonica)、骨碎补(Davallia barometz)能够健骨补肾,还有绵马鳞毛蕨(Dryopteris crassirhizoma)和石韦(Pyrrosia)等。又如金毛狗脊蕨(Cibotium baronetz)具有补肝肾,强腰膝的功效,近年来出口需求量很大,每年超过百吨。虽然这个种分布较广,也不能不限量出口加以保护。蕨类植物多为阴生,叶质坚厚,宜作观叶植物及插花的切叶材料。还有少数种类如菜蕨(Cal-lipteris esculenta)、蕨(Pteridium aquilinum var. Latiusculum)、荚果蕨(Matteuccia struthiopteris)等的拳卷叶芽,加工后可作蔬菜并出口;满江红(Azolla imbricata)的叶下具有和蓝藻中的念珠藻共生结构,可固定空气中的氮,是水稻的优良绿肥。总之,蕨类植物与其他绿色植物一道共同创造了地球表面人类生存所必需的环境条件。因此,加强对蕨类植物的保护是我们不可推卸的责任。首先,对急需保护的一些稀有濒危种类应建立专门的保护区,如贵州赤水的桫椤自然保护区。其次,对某些特殊植物因建设需要不能保证在原地生存,如长江三峡工程的启动,受威胁的荷叶铁线蕨需要在相同或相近的气候土壤环境条件的安全地点建立试验场,促使其能在野生条件下易地繁衍。同时加强宣传,提高广大群众和干部对生物多样性保护的认识,禁止对某些有经济价值蕨类植物的滥采乱挖也很重要。
裸子植物
裸子植物是原始的种子植物,其发生发展历史悠久。最初的裸子植物出现在古生代,在中生代至新生代它们是遍布各大陆的主要植物。现代生存的裸子植物有不少种类出现于第三纪,后又经过冰川时期而保留下来,并繁衍至今的。据统计,目前全世界生存的裸子植物约有850种,隶属于79属和15科,其种数虽仅为被子植物种数的0.36%,但却分布于世界各地,特别是在北半球的寒温带和亚热带的中山至高山带常组成大面积的各类针叶林。
1、中国裸子植物的多样性
中国疆域辽阔,气候和地貌类型复杂。在中生代至新生代第三纪一直是温暖的气候,第四纪冰期时又没有直接受到北方大陆冰盖的破坏,基本上保持了第三纪以来比较稳定的气候,致使中国的裸子植物区系具有种类丰富,起源古老,多古残遗和孑遗成分,特有成分繁多和针叶林类型多样等特征。
据统计,中国的裸子植物有10科34属约250种,分别为世界现存裸子植物科、属、种总数的66.6%、41.5%和29.4%,是世界上裸子植物最丰富的国家。在中国的裸子植物中有许多是北半球其他地区早已灭绝的古残遗种或孑遗种,并常为特有的单型属或少型属。如特有单种科——银杏科(Ginkgoaceae);特有单型属有水杉(Metasequoia)、水松(Glyptostrobus)、银杉(Cathaya)、金钱松(Pseudolarix)和白豆杉(Pseudotaxus);半特有单型属和少型属有台湾杉(Taiwania)、杉木(Cunninghamia)、福建柏(Fokienia)、侧柏(Platy-cladus)、穗花杉(Amentotaxus)和油杉(Keteleeria),以及残遗种,如多种苏铁(Cycas spp.)、冷杉(Abies spp.)等。
中国的裸子植物虽仅为被子植物种数的0.8%,但其所形成的针叶林面积却略高于阔叶林面积,约占森林总面积的52%。在中国东北、华北及西北地区的针叶林中裸子植物物种较少,在西南地区针叶林中则有丰富的裸子植物物种。在华南、华中及华东地区除原生针叶林外,更常见的是大面积人工杉木林、马尾松林和柏木林。
2、中国裸子植物面临的威胁及其保护问题
虽然中国具有极为丰富的裸子植物物种及森林资源,但由于多数裸子植物树干端直、材质优良和出材率高,所以其所组成的针叶林常作为优先采伐的对象,使利该资源正在受到强烈的人类活动的威胁和破坏。如50年代中国最大的针叶林区——东北大、小兴安岭及长白山区的天然林被不同程度地开发利用,60年代至70年代另一大针叶林区——西南横断山区的天然林又相继被强烈采伐,仅在交通不便的深山和河谷深切的山坡陡壁,以及自然保护区内尚有天然针叶林保存。华中、华东和华南地区,因人口密集和经济发展的需求,中山地带的各类天然针叶林多被砍伐,代之而起的是人工马尾松林、杉木林和柏木林。随着各类天然针叶林采伐和破坏,原有生态环境发生改变,加快了林下生物消失和濒危的速度。同时,具有重要观赏价值和经济价值的裸子植物亦破坏严重,如攀枝花苏铁(Cycas panzhihuaensis)、贵州苏铁(C. guizhouensis)、多歧苏铁(C. multipinnata)和叉叶苏铁(C. micholitzii)均在新发表或新的分布点发现后就遭到大肆破坏。三尖杉(粗榧)属(Cephalotaxus)和红豆杉(紫杉)属(Taxus)植物自60年代和80年代末至90年代初发现为新型抗癌药用植物后,就立即遭到大规模采伐破坏,使资源急剧减少。
中国有平均海拔4500m以上的巨大青藏高原,也有广阔的平原低地,山岭重叠、河川纵横、气候多样、地质古老,这些是决定中国生物多样性丰富多彩的主要因素,在被子植物方面表现最为清楚,中国被子植物多样性至少有以下三个特点,
(1)生态类型齐备 各种生活型的植物从乔木、半乔木(如梭梭属(Haloxylon))、灌木、半灌木(如沙拐枣属(Calligonum))、小半灌木(如蒿属(Artemisia))、直到多年生草和一年生草,无不具有。生态类群方面,从高山冻原植物(如多瓣木(Dryas octopetala)、松毛翠(Phyllodoce caerulea))到热带雨林种类;从超旱生荒漠植物到潮湿低地的湿生、水生种类;从高寒风大环境的青藏高原垫状植物到华南热带海滨的红树林,各种类型都有代表。
各个气候带都有大量代表科属,例如,桦木科(Betulaceae)、壳斗科栎属(Quercus)的落叶树种,以及杨柳科(Salicaceae)、忍冬科(Caprifoliaceae)、小檗科(Berberidaceae)等是温带的代表;樟科(Lauraceae)、木兰科(Magnoliaceae)、山茶科(Theaceae)、壳斗科的常绿树种,金缕梅科(Hamamelidaceae)以及冬青科(Aquifoliaceae)、五加科(Araliaceae)、蓝果树科(Nyssaceae),还有单种的连香树科(Cercidiphyllaceae)和水青树科(Tetracentraceae)等是亚热带的代表;至于中国热带森林中包含的科就更多了,常见的科有龙脑香科(Dipterocarpaceae)、番荔枝科(Annonaceae)、橄榄科(Burseraceae)、山榄科(Sapotaceae)、楝科(Melisceae)、藤黄科(Guttiferae)、使君子科(Combretaceae)、天料木科(Samydaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)和四数木科(Datiscaceae)等。
(2)原始古老成分很多 在植物系统学研究中,被认为是比较原始的或早期发生的被子植物类群,在中国分布不少,有些仅仅分布于中国。中国的木兰科(Magnoliaceae)、毛茛科(Ranunculaceae)、水青树科、连香树科、三白草科(Saururaceae)、金粟兰科(Chloranthaceae)、金缕梅科和木通科(Lardizabalaceae)等科的植物,在研究被子植物的起源和系统发育方面的重要性,早已为中外学者所公认。近年来,中国在被子植物化石的发现和研究方面取得了丰硕的成果,这些成果对于揭示被于植物的物种多样性,以及揭示被子植物的系统发育,都有十分重要的意义。
(3)特有类型极其丰富 中国被子植物有极其多种多样的分布区类型,其中特有类型所占比重极大。到目前为止,统计中国被子植物持有属共有246个,特有种约17000种。古老孑遗种伯乐树(Bretschneidera sinensis)、连香树(Cercidiphyllum japonicum)、领春木(Euptelea pleiospermum)、昆栏树(Trochodendron aralioides)、银缕梅(单氏木)(Shaniodendron subaequalum)、水青树(Tetracentron sinensis)、半日花(Helianthe-mum songoricum)、四合木(Tetracena mongolica)、鹅掌楸(Liriodendron chinensis)和珙桐(Davidia involucrata)等都是中国特有的例子。这些植物的研究对于认识中国乃至世界被子植物的系统发育和物种多样性形成的历史过程都是极为重要的。
中国被子植物特有属、种主要分布于秦岭-大别山一线以南,横断山脉以东的东南部地区,其中又有三个特有属、种分布相对集中的待有现象中心:(i)川东-鄂西-湘西北中心,这里的被子植物特有木本属几乎均为落叶乔木或灌木,具有温带性质;(ii)川西-滇西北中心,即横断山脉南段,这里的草本属在全部属中占的比例较高,被子植物的木本属几乎全为落叶乔木或灌木,青藏高原的快速和强烈隆升使本区产生大量新特有种,大大丰富了中国被子植物的多样性;(iii)滇东南-桂西中心,由于地理位置偏南,处于北回归线附近,居泛北极植物区和古热带植物区的分界线上,其乔木持有屑中几乎一半为常绿植物,
特有藤本届全部为木质藤本植物,它们所隶屑的科均为热带分布的科,显示出明显的热带性。
3、大力加强对中国被子植物的保护
被子植物在大型植物中数量最多,而且与人类的衣、食、医药、工业原料等关系最为密切。被子植物大量灭绝无疑会对人类造成很大的威胁,因而我们必须格外重视对被子植物的保护。为了有效保护它们,必须研究它们受威胁的方式、程度和灭绝过程,从而制定合理的保护策略。在这方面,进行种群存活力的分析(PVA),确定最小能存活种群(MVP)是核心内容。
在目前尚无条件对每一个种进行深入的PVA分析的情况下,把保护的范围适当扩大是有必要的,否则,一个种灭绝以后,就再也不能挽回了。
与此同时,应该特别重视减少造成物种濒危和灭绝的因素,如防止森林破坏,禁止对有经济价值的种类的过度采挖,尽量多建立一些保护区,加强保护区的管理,必要时采取迁地保护措施(变野生为栽培)等等。所有这些,还必须以立法和政策加以保证。只有这祥,中国丰富的被子植物物种多样性才能得到有效的保护,使它不仅为中国人民,也为全人类的福祉作出应有贡献。
新南威尔士大学(UNSW)与昆士兰大学(University of Queensland)的科学家正联手调查全球的潮滩(Tidal Flats)生态系统,他们通过机器学习分析了超过 70 万张卫星图片,并依此绘制全球范围内的潮滩面积变化地图,结果发现全球范围内的潮滩面积正在遭受海平面上升和基础设施建设的侵蚀。
这也是首次有团队致力于绘制全球潮滩卫星地图。
这篇论文发表于《自然》,据论文摘要内容,团队分析了部分数据量较为丰富的地区并依数据建立了潮滩的代际变化序列,在中东、东亚和北美地区,潮滩面积在 1984 年至 2016 年间下降了 16%。
潮滩,又称滩涂,是一种由潮汐和河流带来的泥沙沉淀在河流下游、海岸线等地区形成的湿地生态系统,其中常常孕育出盐沼和红树林等生态环境,并成为水鸟、螃蟹和部分鱼类的栖息地。而盐沼中常常拥有较为复杂的生态结构,有时还能充当鱼类和鸟类幼崽成熟前的育苗地;红树林则是沿海常绿灌木和小乔木群落的简称,它们常常扮演海岸线防护林带的角色,能消解海浪,抵御海啸。
目前,全球近一半的潮滩生态系统存在于印度尼西亚、中国、澳大利亚、美国、加拿大、印度、巴西和缅甸这八个国家,当中不乏我们熟悉的基建开发大国。根据论文第一作者 Nicholas J. Murray 的说法,潮滩生态系统遍布全球,但由于潮汐运动的影响,潮滩易被水面覆盖,而且潮滩生态稳定性脆弱,易受侵蚀,这些原因都加大了准确监测潮滩面积变化的难度。
根据现有结论,研究者认为海平面上升和沿海开发是导致潮滩面积减少的主要原因。论文引用的另一项研究表明,近年来海平面上升的速度从 20 世纪的每年 1.6~1.8 毫米翻了一番,达到了 3.4 毫米,海平面上升对海岸线的侵蚀直接导致了潮滩面积减少。Murray 认为这一方面的研究还需要继续深入,以探究海平面上升对潮滩的长远影响。
在接受《卫报》采访时,Murray 表示在潮滩上建设机场、水产养殖场和其他基础设施是部分国家的潮滩所面临的主要威胁,并提到中国就在此列。同时修筑水坝也是影响因素之一,上游的泥沙被拦截,水流能带到下游的沉积物减少,潮滩就逐渐消失。
根据其他研究论文显示,中国境内的红树林和湿地面积在上个世纪围海造田活动和其他发展需求下已经大量锐减,从上个世纪 50 年代初至今 72% 的天然红树林已经消失。湿地面积从 50 年前的 500 万公顷减少至现在的 113 万公顷,同时在建设需求下沿海岸挖砂量上升导致的海岸线破坏也相当严重,但目前依旧缺乏这方面数据的精确统计。
现在 Murray 的团队已经将绘制的全球潮滩变化地图公开,这份地图接入了实时监控系统,人们可以选择不同的年份比对前后的潮滩面积变化。
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