葛斌杰
上海辰山植物園,上海 201602
中國東海北部近陸島嶼植物資源科學(xué)考察*
葛斌杰?
上海辰山植物園,上海 201602
2006年至今,上海辰山植物園科考人員先后組織了近百次野外考察,對中國東海北部近陸島嶼進(jìn)行長期的植物資源調(diào)查與收集,期間獲得了7 000余號植物憑證標(biāo)本,3 200余份分子材料,引種海島特色植物逾百種,已然成為上海辰山植物園在華東地區(qū)開展分類研究、引種保育工作的重要區(qū)域之一。文中簡述了該海域上海辰山植物園的貢獻(xiàn)和前人的工作基礎(chǔ),詳細(xì)介紹了目前植物采集的常規(guī)方法與技術(shù)。
中國東海;島嶼;植物考察;舟山群島
中國既是陸地大國,又是海洋大國,在中國逾300萬km2的海域內(nèi)分布著上萬個島礁,總面積近8萬km2[1-3]。近年來,隨著中國海洋開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施,海島在政治、國防和經(jīng)濟(jì)等方面的戰(zhàn)略橋頭堡意義日漸凸顯。科學(xué)有序地保護(hù)、利用和管理海島,必須建立在全面掌握海島的自然環(huán)境、資源和生態(tài)狀況的基礎(chǔ)上。
海島是指海洋中四面環(huán)水、高潮時(shí)高于海面、自然形成的陸地區(qū)域,具有獨(dú)特地理位置和生態(tài)環(huán)境,是一個相對獨(dú)立又與鄰近陸地存在緊密聯(lián)系的植物區(qū)系單元和生態(tài)系統(tǒng)單元[1]。中國東海近陸島嶼主要分布在浙、閩兩省的海岸線上,在上海市海域有少量分布。該區(qū)域是華東植物區(qū)系中重要的組成部分,僅浙江海島就分布有2 173種維管植物(含種下等級)[4],約占整個華東植物區(qū)系維管植物的30%[5],其中包括普陀鵝耳櫪(Carpinus putoensis)、普陀樟(Cinnamomum japonicum‘Chenii’)、舟山新木姜子(Neolitsea sericea)等大量的珍稀瀕危的、中國特有、島嶼特有種(圖1)。此外,沙灘植物、鹽堿地植物和鹽堿性濕生植物資源豐富,如單葉蔓荊(Vitex rotundifolia)、刺沙蓬(Salsola ruthenica)、篩草(Carex kobomugi)、沙苦荬菜(Ixeris repens)、腎葉打碗花(Calystegia soldanella)等。
圖1 浙江海島特有植物普陀鵝耳櫪
隨著該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和土地開發(fā)利用的與日俱增,生物多樣性保護(hù)及關(guān)鍵物種的遷地保育迫在眉睫。上海辰山植物園自成立之初(2010年),基礎(chǔ)定位就是開展以華東為主的植物資源收集、保護(hù)和利用,其中海島植被的調(diào)查、標(biāo)本采集、活植物引種是植物園一個重點(diǎn)。早在2006年5月20日就由上海植物園辰山項(xiàng)目部標(biāo)本室的引種人員在浙江省普陀區(qū)的六橫島從事標(biāo)本采集和引種工作。本文中,筆者將回顧2006年至今上海辰山植物標(biāo)本館(中國科學(xué)院上海辰山植物科學(xué)研究中心/上海辰山植物園,以下簡稱CSH)研究人員在中國東海北部近陸島嶼的植物資源科考活動。
舟山群島構(gòu)成了東海北部海域的主要島嶼群。調(diào)查區(qū)域地理位置在北緯29°45′24″~30°48′36″,東經(jīng)121°25′12″~122°45′54″。境內(nèi)大小島嶼1 800余個,均屬大陸基巖島,巖性主要為熔結(jié)凝灰?guī)r、凝灰?guī)r及凝灰質(zhì)砂巖為主的火山巖,火山沉積巖,花崗巖、鉀長花崗巖為主的侵入巖。境內(nèi)最高蜂為普陀區(qū)桃花島對峙山(539.4 m)。海島現(xiàn)有植被以黑松(Pinus thunbergii)林、馬尾松(P. massoniana)林、白茅(Imperata cylindrical)草叢和各種農(nóng)作物群落為主體,種類組成簡單,外貌低矮。地帶性植被以青岡(Cyclobalanopsis glauca)、紅楠(Machilus thunbergii)為代表。一些珍稀類群和少量特有的天然次生闊葉林主要?dú)埓嬗谄胀?、定海各大島。具濱?;蚝u特色的植被,如濱海沙生、鹽生植被、海岸灌草叢等,主要分布于海岸地帶及遠(yuǎn)離大陸的小島[6]。
隨著技術(shù)的進(jìn)步,當(dāng)代的標(biāo)本采集是一種更加全面的科學(xué)考察。除了收集傳統(tǒng)的憑證標(biāo)本外,還將分子材料、活植物引種材料、野外活植物圖片、野外活植物定位數(shù)據(jù)納入到考察活動中,使得考察成果更為多樣化,展示形式也變得可視化和多維化。
2.1 考察路線的規(guī)劃
專職的當(dāng)?shù)貥?biāo)本采集員可遇不可求,很多情況下,科考人員只能依靠自己規(guī)劃調(diào)查路線,實(shí)施標(biāo)本采集。經(jīng)過多年的實(shí)踐與摸索,目前CSH已經(jīng)基本掌握了這方面的技術(shù)。具體方法如下:首先在智能手機(jī)(安卓系統(tǒng))上安裝一款衛(wèi)星地圖軟件(OruxMap),下載目的地的離線衛(wèi)星地圖,精度1~20級,可多選,其中19級精度可達(dá)20 m,能滿足野外采集時(shí)的導(dǎo)航。第二步,使用Google Earth規(guī)劃每天的考察路線。盡量在目的地選擇包含多種地形的路線,如溝谷、山脊、山坡的陰陽面、濕地、灘涂、礁石等生境,使得調(diào)查到的植被類型盡可能多樣化,物種覆蓋更加全面。此外,特別是規(guī)劃首次考察的地區(qū),會存在諸多不確定性,如Google Earth地圖的更新延遲導(dǎo)致與實(shí)際道路不符,保險(xiǎn)起見,最好能一天規(guī)劃2~3條路線,優(yōu)先選擇地圖上有明確道路的線路。第三步,將規(guī)劃好的kml文件以“日期+地名”重命名后保存,將文件導(dǎo)入到手機(jī)后,可在OruxMap上顯示。當(dāng)考察人員到達(dá)目的地,打開OruxMap,根據(jù)預(yù)先規(guī)劃路線開展野外調(diào)查,并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,便于不同季節(jié)復(fù)查。
由于在大陸訪問Google的數(shù)據(jù)存在一定困難,上述方法偶爾會有問題。雖然國內(nèi)也不乏各類地圖軟件,但是針對野外人跡罕至的地區(qū),目前衛(wèi)星地圖數(shù)據(jù)的覆蓋還是不能滿足要求,期待這一情況能早日得到改觀。
2.2 考察工具的配備
野外考察中,工具準(zhǔn)備得好壞將直接影響到考察活動能否順利開展。結(jié)合多年野外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),各種工具在經(jīng)過了數(shù)輪更新?lián)Q代后,基本趨于穩(wěn)定(表1)。每次出發(fā)前,考察隊(duì)員對照表格,根據(jù)考察重點(diǎn)的不同,有選擇地配備,確保野外工作順利進(jìn)行。
2.3 考察工作的實(shí)施
考慮到島嶼數(shù)量眾多,考察人員采用劃塊調(diào)查的處理方式,即將北部海域劃分為多個區(qū)塊,在每個區(qū)塊中選擇一個主要島嶼進(jìn)行詳查,然后在其周圍選擇若干小島進(jìn)行補(bǔ)缺式調(diào)查,匯總的結(jié)果作為該區(qū)塊的植被分布情況。最后整合各個區(qū)塊的內(nèi)容以反映整個東海北部近陸島嶼的植被情況。
表1 野外植物資源考察所需工具
結(jié)合文獻(xiàn)、島嶼面積、植被狀況等因素確定主要島嶼進(jìn)行詳查。通過樣線法,調(diào)查中遇到有花或有果物種均采集2~3份標(biāo)本(注意選擇摘取新鮮完好的葉片,可留作分子材料),拍攝數(shù)張包括生境、植株全貌、莖、花(果)、葉等在內(nèi)的數(shù)碼照片,記錄GPS信息;未見花果的物種僅拍攝圖片和記錄GPS信息。在其周圍小島上,考察人員僅需重點(diǎn)采集主要島嶼上未調(diào)查到的物種,其余拍攝憑證照片和記錄GPS信息即可。
CSH為采集人定制了個性化的采集號牌——一種帶背膠的PET材質(zhì)的條形碼,如筆者的采集號牌為“GBJ00001~GBJ10000”。采集時(shí)將條形碼粘貼于標(biāo)本莖干上作為憑證信息一同拍攝,便于后期的數(shù)據(jù)整理。采集人隨身攜帶的GPS定位儀是一款M-241軌跡記錄儀,可以記錄考察軌跡(通常選擇每5秒自動記錄一個定位點(diǎn))。使用前務(wù)必調(diào)整好準(zhǔn)確的時(shí)區(qū),并將相機(jī)時(shí)間與M-241時(shí)間保持一致,通過匹配時(shí)間就能知道植物的GPS信息。同時(shí)通過軟件,如GPicsync,能把從M-241中導(dǎo)出的GPS數(shù)據(jù)(gpx格式)寫入照片的Exif信息中。
目前中國自然標(biāo)本館網(wǎng)站2015試用版(159.226.89.37/cfh2015/myalbums.html)正在研發(fā)批量整理采集記錄的功能。用戶需將植物圖片按照“標(biāo)本+采集號+空格+物種名”格式重命名,如“標(biāo)本GBJ00001 紅楠”,然后在網(wǎng)站上以“考察地點(diǎn)+時(shí)間”建立相冊,將重命名后的圖片與GPS數(shù)據(jù)上傳至該相冊,便能批量下載基礎(chǔ)采集數(shù)據(jù)。
近年來,國家對于科技基礎(chǔ)性工作的支持力度在不斷加強(qiáng),如“熱帶島嶼和海岸帶特有生物資源調(diào)整”(2013FY111200)、“華東黃山-天目山脈及仙霞嶺-武夷山脈生物多樣性調(diào)查”(2015FY110200)、“植物園遷地栽培植物志編撰”(2015FY210100)等。這些項(xiàng)目最大的特點(diǎn)是資助參研單位與人員進(jìn)行本底資料的收集與整理,如標(biāo)本、種子等科研材料的采集。項(xiàng)目執(zhí)行期間不將論文列入硬性考核指標(biāo),這對于像植物分類學(xué)這樣的基礎(chǔ)性學(xué)科的發(fā)展和人才培養(yǎng)是一種福音。發(fā)表高水平論文的重要性不言而喻,但是對生物多樣性喪失較快地區(qū)進(jìn)行搶救性的資源收集,意義也極其深遠(yuǎn)。
受上海市綠化和市容管理局資助,上海辰山植物園主持的“中國東海北部近陸島嶼生物多樣性與重要植物資源遷地保育研究”便是一項(xiàng)基礎(chǔ)性調(diào)查工作,其成果的體現(xiàn)主要是科研材料的收集,包括各個島嶼的憑證標(biāo)本、目標(biāo)種類的種群分子材料以及基于標(biāo)本和文獻(xiàn)的各島嶼物種分布名錄。
3.1 標(biāo)本收集
截至2015年9月,考察隊(duì)員的足跡遍布37個島嶼,累計(jì)出差94次,共采集標(biāo)本7 132號9 871份(表2),全部存放于CSH,且標(biāo)本基本完成數(shù)字化,待項(xiàng)目結(jié)題后即可全部上網(wǎng) (http:// eherbarium.ibiodiversity.org/VH/CSH/default. html)。
3.2 圖片拍攝
清晰生動的野外活植物圖片可以作為標(biāo)本鑒定時(shí)有力的補(bǔ)充,帶準(zhǔn)確GPS信息的圖片還可以作為物種分布的憑證。截至2015年9月,考察隊(duì)員們累計(jì)拍攝活植物圖片10 373幅,圖片經(jīng)
整理命名后已上傳至中國自然標(biāo)本館“東海近陸島嶼植物多樣性”子站(www.cfh.ac.cn/subsite/ albums.aspx?siteid=islands)。通過解析圖片拍攝地的GPS數(shù)據(jù),可以為研究物種多樣性組成及物種分布規(guī)律提供重要依據(jù)。
表2 中國東海北部近陸島嶼植物調(diào)查情況(按照緯度從北至南排序,面積保留兩位有效數(shù)字)
3.3 分子材料收集
收集分子材料3 229份,包含1 007個類群(含種下等級和少量栽培逸生種),隸屬156科331屬,覆蓋24個島嶼。所有分子材料均妥善保存于CSH,每一份均有詳細(xì)信息,包括館藏盒號(用于快速查找定位)、樣品條形碼、憑證標(biāo)本采集號、重量、入庫人、入庫時(shí)間。其中還收集了49種612個個體的種群材料,是研究島嶼植物種群遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)的重要資料,包括了豹皮樟(Litsea coreanavar. sinensis)、冬青衛(wèi)矛(Euonymus japonicus)、紅楠、白櫟(Quercus fabri)、普陀樟、化香樹(Platycarya strobilacea)、鹽膚木(Rhus chinensis)等。
3.4 活植物收集及保育
根據(jù)“氣候相似論”,木本植物引種成功的最大可能性在于樹種原生地和新栽培地區(qū)的氣候條件有相似的地方。舟山群島和上海辰山植物園均隸屬于華東東部地區(qū),屬亞熱帶氣候,溫度、降水、日照等氣候參數(shù)都很接近,滿足了氣候相似的原則。此處發(fā)達(dá)的濱海植物區(qū)系是植物園活植物引種的理想資源庫,期間考察人員已完成123種活植物的引種工作,部分類群,如紅楠、舟山新木姜子、腎葉打碗花等已在辰山植物園內(nèi)完成群落構(gòu)建。針對普陀樟、舟山新木姜子、普陀鵝耳櫪等海島特有的珍稀瀕危物種,上海辰山植物園開展了基于遺傳多樣性水平的遷地保護(hù)工作[7-8]。
3.5 初步的成果
基于文獻(xiàn)資料,考察隊(duì)員在對該區(qū)域的標(biāo)本進(jìn)行鑒定時(shí),發(fā)現(xiàn)了數(shù)十種此前未在舟山地區(qū)有報(bào)道的物種,從而豐富了該區(qū)域的植被組成,同時(shí)也有數(shù)種省級乃至國家級的植物分布新記錄(待發(fā)表)的發(fā)現(xiàn),如浙江省地理分布新記錄禾本科擬高粱(Sorghum propinquum)、中國地理分布新記錄傘形科花獨(dú)活(Heracleum sphondyliumvar.nipponicum)等。另外還發(fā)表了傘形科前胡屬新類群白花濱海前胡(Peucedanum japonicumThunb. f.albumQ.H. Yang & Q. Tian)[9](圖2)。
圖2 白花濱海前胡的模式標(biāo)本
在東海島嶼從事科學(xué)植物標(biāo)本的采集活動至少可追溯至18世紀(jì)初,時(shí)任東印度公司澳門工廠的醫(yī)生、蘇格蘭人James Cunningham,曾于1700年前后兩次來華在舟山群島等地調(diào)查植物,其中采自普陀區(qū)桃花島的杉木 (Cunninghamia lanceolata)標(biāo)本,后來Robert Brown為紀(jì)念他而命名為杉木屬(CunninghamiaR. Brown ex Richard & A. Richard)1有資料顯示,該屬還紀(jì)念了Allan Cunningham(1791—1839),另一位英國植物學(xué)家和探險(xiǎn)家。。另外,英國園藝學(xué)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世紀(jì)末) 、美國植物學(xué)家Francis Blackwell Forbes (1861—1863) 、英國植物學(xué)家William Richard Carles (1883)、德國傳教士Ernst Faber (1891)等均造訪過東海島嶼[10-11]。至20世紀(jì)初,中國才開啟了由國人組織進(jìn)行的科學(xué)植物標(biāo)本采集史,同時(shí)也是一段艱苦創(chuàng)業(yè)期(1918—1949)。期間鐘觀光、錢崇澍、胡先骕、秦仁昌、鄭萬鈞、耿以禮、裴鑒、鐘補(bǔ)勤、賀賢育、陳詩等中國著名的植物分類學(xué)家和植物采集家都曾到訪過江浙沿海從事過植物采集和研究,其中最耳熟能詳?shù)谋闶晴娪^光先生于1930年5月15日在浙江舟山普陀山島佛頂山(Futinshan)采集的K. K. Tchoong (一般常作為K. K. Tsoong) 94號標(biāo)本,后經(jīng)鄭萬鈞先生研究發(fā)表的浙江海島特有種——普陀鵝耳櫪[12],已被列為國家I級保護(hù)植物,紅色名錄評估等級為極度瀕危 (Critically Endangered B1ab (iii)+2ab(iii))(The IUCN Red List of Threatened Species. Version 2015-4.〈www.iucnredlist.org〉. Downloaded on 21 March 2016.),野生植株僅剩一株。新中國成立后,科學(xué)文化事業(yè)得到全面復(fù)興,植物資源考察陸續(xù)開展。以浙江省為例,浙江師范學(xué)院生物系于20世紀(jì)50年代初就開始在普陀等地開展標(biāo)本采集。1958年成立杭州大學(xué)后,于80年代承擔(dān)了浙江沿海島嶼植物資源調(diào)查,在舟山群島、大陳島采集了大量標(biāo)本。杭州植物園標(biāo)本室在普陀、洞頭、桃花、朱家尖等島嶼采集了萬余號標(biāo)本,其館藏量居當(dāng)時(shí)省內(nèi)各標(biāo)本室首位。另外,浙江林學(xué)院(現(xiàn)為浙江農(nóng)林大學(xué))標(biāo)本館、浙江醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所標(biāo)本室、浙江林業(yè)科學(xué)研究所標(biāo)本室、浙江自然博物館等均收集了一定數(shù)量的植物標(biāo)本[11]。
若想深入了解并掌握東海近陸島嶼植物資源狀況以及過去與現(xiàn)在植被變遷的歷史,不研究上述這些重要的參考資料是不可能實(shí)現(xiàn)的。老一輩的植物分類學(xué)家、植物采集家為我們留下了寶貴的精神與物質(zhì)財(cái)富,我們需要加以批判性的吸收和繼承。然而也應(yīng)該認(rèn)識到,上述標(biāo)本館在標(biāo)本信息化處理、分享及標(biāo)本管理方面無法跟上時(shí)代步伐,部分館(室)難以維持,標(biāo)本保存條件差,很難為科研提供有效支撐。上海辰山植物園主持的“中國東海北部近陸島嶼生物多樣性與重要植物資源遷地保育研究”是對該海域島嶼植物較全面較系統(tǒng)的長期性調(diào)查,采取的方法先進(jìn),收集的材料覆蓋面廣,為今后在該區(qū)域從事相關(guān)研究工作的學(xué)者奠定了很好的基礎(chǔ)。
2006—2015年,整整10年,期間共有27人參與過海島植物資源考察,他們分別是畢玉科、陳彬、陳敏愉、儲昭慶、葛斌杰、顧鈺峰、黃姝博、庫偉鵬、李湉、李宇翔、彭紅玲、沈彬、壽海洋、蘇永欣、田代科、田旗、王鳳英、王瑩、王玉勤、王正偉、許源、楊慶華、葉喜陽、尤黎明、張銳、張憲權(quán)、周翔宇(按拼音順序)。他們既有外單位的,也有原先在辰山植物園后因工作調(diào)動或崗位調(diào)整而中途離開的,至今還在專門從事野外植物資源考察的僅剩5、6人。海島的考察讓隊(duì)員們到達(dá)了許多常人不曾涉足的地區(qū),領(lǐng)略了祖國海島異常靚麗的風(fēng)景,邂逅了眾多奇異美麗的花朵,這其中的滋味也只有為之付出過汗水的人才能品味。
野外考察是辛苦的,特別在海島的次生生境中,不是樹為人納陰涼,而是人為植物擋太陽。不過與以前的考察相比,現(xiàn)在的條件其實(shí)已經(jīng)好很多,至少在大部分地區(qū),交通和住宿有保證,隊(duì)員無需終日徒步或露宿野外。不過也帶來另外的問題:以前靠山吃山的生活習(xí)慣慢慢消失,浙江海島的島民幾乎沒人會為了生火做飯而上山砍柴,除了極少部分藥農(nóng)會上山采藥。因此,原先一些植被較好區(qū)域的山路因?yàn)槎嗄隉o人問津已經(jīng)消失,或者茅草叢生變得異常難走,給考察造成不小困難。
考察過程中,被路人詢問某種植物“能怎好”(能吃嗎?怎么吃?好吃嗎?)是常事,尤為尷尬的是經(jīng)常被人質(zhì)疑這樣的植物資源考察有什么用。的確,舟山群島的考察從很早就開始并且一直在持續(xù),且這樣的工作無法帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益,那么這就意味著是在浪費(fèi)科研經(jīng)費(fèi)嗎?舉個筆者親歷的例子。一次在象山某海島考察,那次的目標(biāo)植物是2014年剛剛被報(bào)道的中國樟科植物新記錄——圓頭葉桂(Cinnamomum daphnoides),原為日本特有種[13]。經(jīng)過一番尋找終于在一處遠(yuǎn)離人煙的山溝里找到一小片,大約13棵。當(dāng)我興致勃勃拿著標(biāo)本往回走時(shí),途遇一位當(dāng)?shù)乩相l(xiāng),他告訴我:這個植物以前島上很多,叫將軍樹,??硜懋?dāng)柴燒,很香(樟屬植物含芳香油),你花那么多錢上島采它干什么。無奈之余,我們也可以從中認(rèn)識到中國的植物分類任務(wù)還遠(yuǎn)未完成,植物資源調(diào)查工作仍需不斷深入。發(fā)現(xiàn)于寧波的蘭科植物新種寧波石豆蘭(Bulbophyllum ningboense)[14]更是一例佐證!
(2015年10月30日收稿)■
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(編輯:段艷芳)
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
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.
East China Sea, island, plant investigation, Zhoushan Archipelago
10.3969/j.issn.0253-9608.2016.02.010
*上海市綠化和市容管理局科技攻關(guān)項(xiàng)目(F112424、F132438)
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