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横断山植物多样性综合考察:国际合作催生的璀璨成果

文章来源:  |  发布时间:2009-11-27  |  作者:朱卫东  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  20099月,随着一箱箱整齐的标本放入中国科学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、中国科学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。

 

中美国家基金助科学家推动项目开展

  2003年,中科院昆明植物研究所与哈佛大学标本馆在昆明签订了科技合作协议,共同执行名为“中国西南地区植物和真菌生物多样性研究”合作项目,在中美两国植物学的推动家,合作项目获得了美国国家自然科学基金(NSF)——“西藏东南部、四川西部高等植物及真菌多样性的研究”和中国国家基金重大国际合作项目(NSFC)——“横断山区植物多样性起源和进化的研究”的联合资助。从那时起,在两国国家级科学基金的共同支持下,项目获得了持续稳定开展。

  在中方首席科学家昆明植物研究所孙航研究员和美方首席科学家哈佛大学戴维·鲍夫德(David Boufford)博士的共同带领下,中美联合考察对自2003年起,先后对西藏昌都,云南迪庆,四川凉山州、甘孜州和阿坝州等地近五十个县域开展了五次大型野外科学考察。考察人员包括中科院昆明植物研究所、中科院植物研究所、云南师范大学,美国哈佛大学(Harvard University)、费尔德自然历史博物馆(Field Museum)和日本高知县立牧野植物园(Kochi Prefectural Makino Botanical Garden, Japan)等单位二十余位研究人员。六年来,中美科学家们共采集了1200015000号标本,约6000余种高等植物和真菌类群。截至目前,科研人员鉴定确认了30个植物和真菌新种,建立了向世界科学家们开放的植物图像和描述在线查询数据库,还建立了在线的中国地名手册,这对于精确地确认植物标本采集地提供了重要参考。

 

复杂地理环境的改善为考察顺利完成提供前提

  横断山区是我国生物多样性最丰富的地区,行政区域上包括云南省西北部(迪庆藏族自治州)、四川西部(甘孜藏族自治州、阿坝藏族羌族自治州、凉山彝族自治州)和西藏自治区东南部(昌都地区及林芝部分地区),同时向北延伸至青海东南部、甘肃西南部、向南延伸到缅甸的北部地区,总面积约为50万平方公里。地质史上,由于青藏高原的快速隆起,横断山区受到板块的挤压,使得地层发生弯曲和错断,逐渐形成一组近南北走向,并由许多大河大江切割而成的山系地貌。由于复杂独特的自然地理条件和气候条件,这里的植物种类繁多,高达一万种以上,不同来源的植物在这里汇集、交流和分化,从而产生了大量新特有属种,逐渐成为全球生物多样性非常丰富的关键热点地区之一,并被保护国际组织列为全球34个生物多样性热点地区之一。

  由于地形复杂,交通基础设施落后,近代历史上仅有少数植物学家在那里开展局部地区的采集工作。新中国成立以后,我国相继开展了青藏高原综合科学考察等工作,为《中国植物志》、地方植物志等本底资料整理工作的开展奠定了良好基础。改革开放三十多年来,随着我国综合国力的大幅提高和地区交通环境的改善,深入开展植物学考察和研究成为可能,正如项目合作者昆明植物研究所杨祝良研究员所说:“现存的很多馆藏标本材料多为二十世纪七八十年代采集,由于工作环境恶劣,干制标本的设备很简单,大量标本都是在野外用火直接烤干,很多材料无法直接应用于分子生物学实验当中。而通过这次考察,我们便可以在很多过去很难到达的地方采集标本,标本制作设备大大提高,获取实验材料也变得容易。”

  “如果你不能获得高质量的标本,就很难获得可以信赖的科学数据。”杨祝良研究员这样说。

 

恶劣的环境,极端的天气与不期而遇的新发现伴随考察

  由于历史原因和自然条件的限制,横断山区交通状况较差,加之高山峡谷纵横,干旱洪涝极端天气、道路塌方等时有发生,给联合考察队屡屡制造麻烦。几年来,考察队工作海拔平均都在3500以上,单次考察持续时间长达四十天以上,由此带来的高寒缺氧问题一直困扰着考察工作的开展。

  “为了能够细致研究所到地区的植物,考察队常常要在山上驻扎营地。2006年哈巴雪山考察时,考察队将帐篷驻扎在海拔4000的兰花坪草甸,并在那里工作了四天。不长的几天,由于持续下大雨,队员们在对抗寒冷的同时,还要时刻防备无处不在的蚂蟥。晚上队员们挤在狭小的牛棚里压制标本和编号,第二天由当地马帮送到山下的村子进行烤制。”考察队队员之一、昆明植物研究所乐霁培博士回忆起那段日子,记忆犹新。

  虽然有着这样的困难,考察人员更享受考察中不期而遇的新发现,蕨类植物高寒水韭就是其中的一个。总所周知,水韭属是水韭科植物唯一的孑遗属,高寒水韭又是该属内分布海拔最高的一个种,一般生长于在海拔约3500左右的高山湿地、湖泊、沼泽草甸中,仅分布于我国的云南西北及四川西南部。2005年、2006年和2007年考察队先后在四川九龙县、白玉县和红原县发现高寒水韭的分布,居群较大,但由于该种严重依赖水生湿地环境,生存状况令人堪忧。除了高寒水韭,考察队先后发现了十字花科、兰科、瑞香科、唇形科等植物和真菌类群的30个新种,为摸清横断山区植物区系成分增添了重要资料。

  广泛的考察使得国立研究机构与地方政府建立了良好友谊,并为区域生物多样性管理和保护提供了科学指导

  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门进行交流,在交流中逐渐建立了良好的院地合作关系。2004年,考察队帮助西藏自治区林业局整理了《西藏珍稀濒危植物国家重点保护名录》。每一年考察结束后,考察队均向考察所在省区报送当年考察总结和建议。如2006年,考察队向四川省林业厅提出了“加强对野生植物资源的摸底调查,尤其是珍稀濒危植物的保护工作”的文本建议。希望察青松多白唇鹿国家级自然保护区在加强野生动物保护的基础上,对保护区内高寒水韭(Isoetes hypsophila)进行摸底调查,建议引起了四川省林业厅和察青松多国家级自然保护区的高度重视,并在2009年多次开展了针对高寒水韭的重点调查,取得了重要成果。

  在合作研究中增进了交流,提升了我国横断山生物多样性研究水平,培养了一批优秀青年科技人才

  我国是国际《生物多样性公约》的缔约国之一,生物多样性研究有着广泛且较早的国际合作,如Flora of China(《中国植物志》英文版)等重大研究课题。早在1984年中美两国就联合开展了云南大理苍山植物学考察,之后又连续开展了中英、中美高黎贡山综合考察。中美横断山区植物多样性科学考察是中外合作开展横断山地区生物多样性研究的延续,通过联合研究,为我国增添了一大批植物本底资料,这些本底资料为正在编研的《中国植物志》英文版提供了重要科学依据,同时考察获得了大量深入研究横断山区特征植物成分起源与进化研究的实验材料,也为我国濒危物种的保护和自然保护区管理与建设提供了重要理论指导。合作六年来,孙航研究员和杨祝良研究员在考察基础上主持了国家科技基础性工作专项重点项目——“青藏高原特殊生境下野生植物种质资源的调查与保存”,在横断山植物多样性考察基础上,对流石滩、高寒荒漠化草原、高寒草甸、高原湿地、干热、干暖河谷和盐碱地等极端特殊生境下的植物资源进行系统调查。

  一批青年科技人才在合作开展中逐渐成长起来。2004年以来,先后有11名中青年学者前往哈佛大学、Field自然历史博物馆和以色列开展合作研究,十一名参加项目的研究生获得了博士学位,两名参加项目的博士研究生在获得学位后赴哈佛大学和Field自然历史博物馆开展博士后研究。国际合作极大地提高了研究生研究能力和水平,一批围绕横断山区植物区系成分和特有化垂直分布大尺度比较研究、中国-喜马拉雅植物区系以及洲际间断分布类群的研究成果在国际主流期刊上发表,包括了Molecular phylogenetics and Evolution, Fungal Diversity, American Journal of Botany, TaxonBiodiversity and Conservation等著名期刊,成绩斐然。

  国际合作同时增进和拓展了两国科研机构交流与合作。200910月下旬出版的美国《哈佛大学报》(Harvard Gazette)发表了题为“Plant diversity, altitude leave collectors breathless in China”的科研工作报道,系统介绍了由昆明植物研究所与哈佛大学联合组织开展的五次深入横断山区腹地的植物多样性综合科学考察,并对合作研究工作给予了高度评价。项目美方首席科学家戴维·鲍夫德(David Boufford)博士这样说:“我们的合作很愉快,也很成功。横断山是一个让人着迷的地方,因为科学家们总有机会在那里获得新的发现。”


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