“特立独行”的光叶蕨

国家林业和草原局政府网 http://www.forestry.gov.cn/2020-09-07来源:四川日报
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形成年代远比大熊猫久远总数量不足100株
“特立独行”的光叶蕨

  前不久,一则峨眉后山发现光叶蕨的消息蹿红网络。这个被称作“二郎山神草”的物种牵动了很多人的心。

  光叶蕨是我国特有的极危珍稀蕨类植物,数量极为稀少,此前的记载仅分布于天全县二郎山,此次在峨眉后山被发现,刷新了学界的认识,也让很多人心生好奇:光叶蕨究竟是一种什么样的草?它有何神奇之处?

  

峨眉山发现的光叶蕨。

  

  神秘的“草”曾“销声匿迹”30多年

  1963年,光叶蕨首次被发现。当时,中科院院士、著名植物学家王文采来到雅安市天全县二郎山的团牛坪一带,在潮湿的溪边陡崖石头上,找到了这种地表只有一片叶子、根深不到两厘米的植物。1966年,中科院院士、中国蕨类植物学的奠基人秦仁昌根据这株模式标本,发表了新属新种,将其命名为光叶蕨。

  此后的30多年时间里,光叶蕨几乎处于“隐身”状态。“山上都翻了一遍,人能去的地方基本都去了,总是见不到光叶蕨的影子。”天全县林业局高级工程师杨洪忠回忆,王文采当年发现光叶蕨的地方,“二郎山神草”消失了。

  1992年出版的《中国植物红皮书》第一册中,光叶蕨被列为濒临绝灭。1999年9月9日起施行的《中国国家重点保护野生植物名录(第一批)》中,光叶蕨被列为国家Ⅰ级重点保护野生植物。

  直到本世纪初,中科院成都生物研究所研究员邢公侠才在二郎山区域重新发现光叶蕨。此时,距离它首次被人类记录,已过去了30多年。

  一直被认为是二郎山独有的光叶蕨,在前不久,又一次刷新了植物学家的认知。省自然资源科学研究院峨眉山生物站工程师李策宏等人在峨眉后山发现了光叶蕨的小种群,“我们也很意外,刚开始都不敢相信。”6月,李策宏和团队来到峨眉后山进行植物多样性考察,偶然发现一株形态奇特的蕨类植物。通过反复查阅植物志,对其形态特征进行详细的比较观察,并邀请北京蕨类专家进行室内分析,经过多方求证后才于7月发布了消息。

  业界专家认为,此次在峨眉后山发现光叶蕨,极大地丰富了对该物种分布规律和演化历史的认识,对深入探讨东亚与北美植物区系的联系和区别,揭示东亚-北美间断分布模式的形成和对光叶蕨物种种质的迁地移栽和资源保护具有重要的意义。

  

光叶蕨人工繁育过程。

  

  挑剔的“草”对于雨水有着偏执的喜爱

  光叶蕨“长相”十分特殊:它通常只有一片叶子,很薄,长约40厘米,上面密密麻麻布满10多对对称的羽片,羽片最宽处只有8厘米。它的盛放种子的地方——孢子囊,就长在羽片上。可以说,一片叶子,几乎就是一株光叶蕨的全部。依据它的形态,王文采曾判断,光叶蕨的形成年代远比大熊猫久远。

  光叶蕨的珍贵不仅是因为它年代久远,还因为数量太少接近濒危。光叶蕨是第二次全国重点保护野生植物资源调查和《全国极小种群野生植物拯救保护工程规划》的头号物种。2013年9月,科研人员在二郎山找到一个残存的种群,全部只有103个片叶;2020年6月,又在峨眉后山发现几株光叶蕨。但是,光叶蕨的人工繁育难题一直没有解决。物种总面积不到20平方米,总数量不足100株的现实没能改变。

  由于光叶蕨的根系不是很发达,所以栖息地阳光基本照射不到。目前已发现的光叶蕨三处种群所在地,均位于背阴坡的水边,湿度常年维持在65%以上。光叶蕨对环境要求极为苛刻:海拔分布相对较高,大致为海拔2300-2500米之间,分布幅度极其狭窄;潮湿、多雾、无直射光;“盘踞”于溪沟边附近的岩壁上,多有苔藓伴生,土壤为弱酸性土。“太特殊了。它对生存环境过于‘挑剔’。”省林科院林研所相关负责人说。

  此次峨眉后山发现光叶蕨的区域小气候环境与二郎山相似。李策宏认为,“可能这里以前也有,但是没有被发现。”不过,他也不排除从峨眉山到二郎山有光叶蕨分布带的可能性,但这有待进一步科考结果证实。

  挑剔的光叶蕨自带一份“特立独行”,是无数植物学家为之倾倒的对象。在杨洪忠看来,它身上承载了太多的生态学、生物学价值。作为中国特有种,光叶蕨介于蹄盖蕨属和冷蕨属之间,不仅具有观赏价值,还在研究蕨类植物杂交和蹄盖蕨科的系统发育上具有关键性作用。

  

光叶蕨人工繁育过程。

  

  人工繁育

  叶片上不起眼的小突起藏着光叶蕨的大秘密

  意外识珠芽三部曲

  2015年,陈小红再上二郎山寻找光叶蕨,她注意到叶片上一个不起眼的突起解剖小突起,发现横截面上有类似茎的结构,猜想这个东西应该能长成小苗2018年,认定学界“性质尚不明的小突起”就是珠芽,可生长形成新的植株

  光叶蕨野外种群不过百余株,让它们彻底摆脱濒危状态,首要思路是开展人工繁育。从2013年开始,四川启动了极小种群保护与拯救行动,光叶蕨等14个极小种群植物被首批纳入保护与拯救范围。但多年来,人工繁育工作一直困难重重。

  近日,好消息传来,经过5年探索,四川农业大学副教授陈小红破解了光叶蕨人工繁育难题,向光叶蕨人工种群的建立和野外回归迈出新的一步。

  探索

  常规孢子繁殖方法困难重重

  蕨类植物的繁殖分为有性繁殖和无性繁殖两种。有性繁殖又称孢子繁殖,是蕨类植物主要的繁殖手段。

  野生状态下的光叶蕨自我繁殖,主要靠孢子囊。据了解,此前的大多数研究,也主要聚焦于孢子繁殖。每年五六月间,孢子囊开始形成,至9月底孢子囊成熟炸开,孢子弹出并散落于地表。当遇到适宜的萌发条件后,孢子才能萌发产生配子体,配子体上再产生颈卵器和精子器,二者结合形成受精卵,再形成胚而产生新植株个体。但孢子要萌发成苗必须具备合适的繁殖条件。

  多年的人工繁育实验表明,光叶蕨的孢子繁殖比较困难,其孢子萌发时间长达60天,且只进行到配子体阶段,并未真正成苗。野外种群观察也发现,每年光叶蕨植株数量增长极为有限,表明野外孢子繁殖受到明显限制,孢子萌发率极低,对光照、气温、湿度、土壤等的要求极苛刻。孢子繁殖成苗困难,也就使得人工繁育困难重重。

  新路

  意外发现光叶蕨的珠芽繁殖

  陈小红破解光叶蕨人工繁育难题并不是从孢子入手,而是无意间找到一条新路。

  2013年,陈小红承担了“第二次全国重点保护野生植物资源调查”雅安市范围的调查任务。在二郎山,她第一次遇到光叶蕨。“在一个小水沟的两块石头上,光叶蕨从岩石缝隙里伸出叶子,在风中摇摆,好像在冲我招手。”此后的调查中,陈小红再也没有在别的地方看到过光叶蕨。越是稀有,越是好奇。从事木本植物研究的她,被这株“神草”迷住了。

  2015年,陈小红再上二郎山寻找光叶蕨。这次,她注意到叶片上一个不起眼的突起。《中国植物志》记述光叶蕨属“在分类位置上是介于蹄盖蕨和冷蕨属之间,不同的是中部羽片的羽轴顶部下侧具有性质尚不明的小突起。”

  好奇心的驱使下,陈小红想要解开小突起的未解之谜。由于光叶蕨是濒危植物,不能随便采集,她在秋季捡拾了几片枯落叶,此时上面的小突起还没有完全枯萎。

  开始,她怀疑小突起是病害,直接把样本送到病理检验室,但检验结果一切正常。陈小红不死心,又做了解剖,横切小突起之后,惊讶地发现,横截面上有类似茎的结构。“当时就猜想,这个东西应该能长成小苗。”根据她的观察,叶片枯萎后,小突起还在生长,看起来像在发芽。

  此后,陈小红团队持续跟踪研究。到2018年,初步完成光叶蕨濒危机制的研究,认定学界“性质尚不明的小突起”就是珠芽。光叶蕨的珠芽位于成年植株羽片顶端的小脉中部,每个羽片顶端着生1至4粒珠芽,1个叶片可结出近80粒珠芽。团队观察发现,珠芽成熟后掉落到土壤,可生长形成新的植株,得出珠芽繁殖是光叶蕨的一种新繁殖方式。

  如今,陈小红团队已经在实验室利用珠芽培育出光叶蕨小苗。省林草局相关负责人认为,其研究成果不仅填补了分类学上对光叶蕨的认知,而且为光叶蕨的人工繁育找到经济、快捷而又有效的技术方法。光叶蕨在走过了发现难、繁殖难后,野外回归建立新的人工种群已指日可待。(记者 寇敏芳)

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