珍稀植物濒危机制中的营养条件及保育策略 .doc

珍稀植物濒危机制及保育策略中的营养条件 万开元1，陈防1*，李作洲1，谷祺2，吴彩云3，余常兵1 1. 中国科学院武汉植物园/武汉植物所，湖北 武汉 430074；2. 八大公山国家级自然保护区，湖南 桑植 421117； 3. 湖北省林业勘察设计院，湖北 武汉 430079 摘要：首先简要论述了珍稀植物濒危的原因、濒危机制的各种理论和研究方法，包括就地保护和迁地保护两个方面的保育策略的制定与实践。然后着重从营养条件的角度对这些理论和现状进行了分析。认为濒危物种在其历史演化过程中存在的脆弱环节以及活植物迁地保护的评价标准均与营养条件密切相关，营养条件可能是某些物种濒危机制中的一个重要组成部分；营养条件方面的研究可以为保护区设立的大小提出指导性意见；珍稀植物迁地保护过程中应密切关注营养条件的影响；营养条件在一定程度上决定了对某些物种保育策略的制定；将分子生物学与植物营养学的研究方法相结合，将能成为珍稀植物濒危机制及保育策略研究中的一种有效手段。 关键词：珍稀植物；濒危机制；保育策略；营养条件；分子生物学 中图分类号：X176 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2004）02-0261-07由于人口的激增和社会经济的迅猛发展，造成了世界范围内具有潜在农业和经济价值、医疗价值以及尚未被开发利用和没有发现价值的植物物种的迅速消失，这已经引起了人们普遍的关注和焦虑。我们目前所面临的生物多样性的危机是前所未有的，它已经不是一个科学和经济上的问题，而是影响人类生存质量的最基本问题。因此，对珍稀濒危物种的保护研究成世界范围内的热点。珍稀濒危植物的濒危机制及保育策略也就成为了两个最为主要的课题，目前的这两个方面的研究已经取得了很大的进展，但至今珍稀濒危植物的濒危机制及保育策略中植物营养学方面的研究还没有真正参与进来，营养作为植物生长的要素，在这两个方面应该扮演什么样的角色，正是本文想讨论的问题。 1 珍稀植物濒危机制 1.1 物种濒危的原因 物种濒危的自然因素包含以下几个方面：物种的进化史；物种所处的生态环境；物种遗传学特性[1]。 1.1.1 物种的进化史包含了物种濒危的时间与空间 物种的进化史包括物种的起源、演化、发展及在此过程中的一些历史事件对物种的影响。由于冰川或地质变化作用，很多物种都是从历史上的广布种逐渐变为稀有种乃至濒危种。在第四纪冰川之后，银杉从广布于欧亚大陆的一个物种变为仅间断分布在我国亚热带山区的一种濒危植物[2]。北美红杉曾广泛分布于北美西部，现在仅限于加利福尼亚海岸[3]。生物因素也能造成同样的后果，东部铁杉在4800年前可能遭受了某种突然爆发的病害，致使现在东部铁杉的遗传多样性仍然很低[4]；由于栗疫病的侵入，在不到50年的时间里美洲栗从一个北美森林优势种沦为仅靠残存根系萌发而存在的物种[5, 6]。 1.1.2 生态环境因素是导致物种稀有或濒危的重要原因之一 从历史的、宏观的角度讲，地质变化、冰川运动等都是通过改变物种所处的生态环境而起作用的。小的、特殊的生态环境也往往是一些稀有、濒危植物的特征。半边莲属的L. gibberoa出现在中非高山的许多山峰上，而同属的L. elgonensis只出现在Elgon山上[3]。在与植物稀有或特有相关的生态因素中，适应特殊土壤的植物特有种的报道很多[7, 8]。Jorgen Korning等[9]的研究表明，很多珍稀植物存在于低钙高铝的土壤上，而且物种的结构和分布与立地土壤条件也密切相关。 人类的活动造成大量的生境破碎，随之生态系统过程发生了显著的变化，产生了边缘效应（edge effect）[10]，变化后的生境明显不利于原生植被的物种生存，从而引起了物种种群局部灭绝以致完全丧失[11]。 1.1.3 物种的遗传学特性是物种濒危的最根本原因 生殖生物学和群体动态特点是植物濒危的两个重要方面。植物自身生殖生物学特性包括个体的生殖方式、交配系统、生殖能力、等；群体动态特点则包括种群的数量变化、年龄组成、空间分布格局等方面[3, 7]。 对珍稀植物的遗传多样性研究是当今国际上的热点，是保护生物学的核心之一，因为对珍稀植物的遗传多样性研究不仅能清晰了解物种的进化历史以及濒危机制，而且还能科学指导对濒危物种的有效保护[12]。稀有或特有种往往出现遗传变异下降 [13~15]。造成遗传衰退的原因有选择作用、群体有效大小降低、遗传漂变以及自交等[3, 7, 16]. Hamrick（1990）针对653篇涉及449个植物种的研究报道进行统计分析，结果表明特有种遗传变异水平明显低于广布种[17]。Karron1991年总结了11群同属种的对比研究，每一群同属种既包括分布范围很大的广布种也包括分布区很窄的特有或稀有种，结果表明，不管从多态