百山祖冷杉躲过灭绝有望?

国家林业和草原局政府网 http://www.forestry.gov.cn/2021-08-22来源:《森林与人类》杂志
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在浙江百山祖主峰西南坡 1740 米处落叶阔叶林中,分布着 3 株全球仅存的百山祖冷杉,成为“世界上最稀有的针叶树”。1987 年,百山祖冷杉被国际物种保护委员会列为世界最濒危的 12 种植物之一。 

百山祖冷杉雌球花向上、雄球花向下,花期正值雨季,不利于花粉传播,很难长出有效种子,自我繁殖十分困难。要培育实生苗,只有等到雌雄球果同时开花结果才有机会。直到 1991 年,3株冷杉中的雌、雄两株冷杉终于同时开花。(钟鑫摄)

春夏之交的5月,可能是浙南山区山路最难走的时节。

春光渐敛,阔叶林也开始青葱郁密。梅雨的脚步声在城市里听得近了,却早一步迈进了山门。这里离浙江省的最高峰、海拔1929米的凤阳山并不太远,却得了另一个更加雄奇壮阔的名字“百山祖”。

寻找最后的野生百山祖冷杉

连绵高大的山体轻松截获了暖湿气流,在中高海拔凝结形成了降水,氤氲的雨雾已经提前浸润了每一片泥土,狭窄崎岖山道上的岩石,在这雾气中沁出绿色的湿漉漉的青苔—那些“青苔”是一些蓝藻,它们会分泌一些黏滑的胶质,将自己的细胞包裹起来,给雨雾中走在山道上的人带来了无尽的烦恼。我正走的这条小道因为行人很少的缘故,青苔更加肆意充塞,雨雾中路面变得模糊,穿着硬底的登山鞋,踩在这些溜滑的山岩上,每一步都让人暗暗心惊。

但我那时的内心早已被兴奋和期待填满,顾不得脚下的危险,因为我即将见到的,可能是地球上最接近灭绝边缘的植物之一。

现存最大的一棵野生百山祖冷杉,被铁丝围栏保护起来。冷杉起源于白垩纪中期,在第四纪冰期时,百山祖曾有大批冷杉分布。后来随着冰期结束,中国南方地区的冷杉分布范围变窄,最终在百山祖海拔 1700 米处形成了一个小种群分布。(钟鑫摄)

山路崎岖陡峭,海拔抬升很快,每走几十步喘气的空当,就能看见路旁出现一棵枝干虬劲挺拔的亮叶水青冈,树皮都覆满了苔藓。亮叶水青冈在华东本已不多的原生林中偶尔能见到,却构成了这片森林的主体植被。山道旁有几条被冲刷出来的深沟,沟壁也被往年的暴雨和洪水冲得光滑。走了大约一小时,这些土沟变成了沟渠,显著地被人工加固硬化过,防止更多的土壤被冲蚀。

正当我思考是继续沿着山路走,还是下到沟中沿着沟底走,带我们上山的保护区工作人员一声呼喊:“到了!”

这是一片避风的斜坡,出现在眼前的是几片严密防护的铁栏杆。跟随工作人员打开铁门,再屈身钻过一小片灌木和箭竹丛后,那自被人类发现以来、世界上最后的野生百山祖冷杉,就这样出现在我的面前。

树体并不太高,斑驳龟裂的树皮上附生着苔藓和地衣,相比周围其他树的暗褐色更为醒目。松柏类的裸子植物大多树干笔直而分枝弱,百山祖冷杉却有如伞一样的树冠,几条粗大的树枝横岔出去,细条形的叶在小枝上密密排着。浓雾中暗色的枝叶,闪烁着叶尖的水滴和叶背气孔带银色的光。它们的周围是两道细细的铁丝围栏,在掏出相机之前,我摸索着在铁围栏边静静看了一会儿。我曾看过北极圈连绵的泰加林和白桦林,看过世界上最大和最高的巨杉与北美红杉,看过存活很可能超过数万年的北美颤杨林,数千年的刺果松和银杏,站在婆罗洲雨林里的黄娑罗双巨大的板根下,却从未像那一刻一样贪婪地端详着,仿佛我看的每一眼都是最后一眼。

冷杉属约有 50 种,分布于亚洲、欧洲、北美洲及非洲北部的高山地带。中国共拥有冷杉属植物28 种,是世界冷杉种类最多的国家,分布于东北、华北、西北、西南及浙江、台湾、广西、贵州和湖南各省区的高海拔地带。(钟鑫提供资料/程远制图)

一种新的冷杉的发现

冷杉属是一类适应于高寒冷凉气候的裸子植物,是松科中物种数目仅次于松属的第二大属。冷杉也是北半球环北极泰加针叶林的主要构成之一,与它的搭档云杉相比,冷杉属总体分布纬度略低一点,局部区域比如在横断山区,冷杉属成员的分布海拔却常比云杉属更高。在中国的第一、第二级地形阶梯,从新疆的天山到东北的大兴安岭、长白山,西南的青藏高原到华中的秦巴山地,都常能见到成片的冷杉和云杉林。

但在20世纪70年代之前,没有人认为中国第三级阶梯的江会有野生的冷杉存在。

1963年11月,当时在浙江丽水龙泉县林业部门工作的吴鸣翔,因为偶然的机会与同事一起到庆元县这片全省最高的山地野外考察采集植物。同样在一个雨雾的天气里,他们被迫找地方避雨,在避雨的林子里,他发现了几棵树皮灰黄、此前并没见过的针叶树。尽管这几棵树并没有可用于鉴定的球果,他还是采了标本,根据枝叶猜测为“华东黄杉”,但依然对此心存疑惑,那些特别的枝叶却在他心里扎下了根。

在之后几年里,他数次回到原地,依然没有发现球果。到了1971年,吴鸣翔被调到庆元县万里林场工作,更近的距离让他更加执着、更频繁地观察这几棵树。1972年,当他再次来到这里时,他痛心地发现,其中胸径最大的一棵树被洪水冲倒而枯死了—然而在那一时刻,没有人认识这棵树,他也无法实施任何保护措施。

“念念不忘,必有回响”。1975年7月,当吴鸣翔再次来到百山祖,终于在他看过无数次的树上找到了冷杉属标志性的挺立向上的球果—那些是未成熟的淡黄色球果,但足以说明这是冷杉!是江南的冷杉!他的坚持终于迎来了重大的发现。在采集了若干球果标本下山后的数月后,他陪同植物专家们再次前往考察了几次,1976年3月,当时的《植物分类学报》编辑部在北京召开了百山祖冷杉鉴定会,与会专家同意这是一种从未发现过的冷杉。

树上未成熟的雌球花。(钟鑫摄)

在专家们的协助下,1976年11月18日,《百山祖冷杉 —一种新的冷杉的发现》刊登在《植物分类学报》上,标志着这一物种正式发表,吴鸣翔1975年11月15日采集的标本“吴鸣翔7511”和“吴鸣翔7512”也被指定为模式标本,各有一份存放于中科院植物研究所标本馆和江苏省中国科学院植物研究所标本馆。

被列为世界最濒危的12种植物之一

12年的坚持发现,只是百山祖冷杉故事的开端,但却几乎成了尾声。

从1963年吴鸣翔第一次 发现 到1969年,整个区域只找到了8株百山祖冷杉,其中3株散生,5株形成了小种群。物种发表后,专业工作者怀着激动的心情再去发现地附近铺开寻找,却没能再发现新的植株。而因为洪水冲击导致的枯死,和几次去向已不明的移栽,以及林冠遮蔽导致的生长衰弱,到1987年,百山祖冷杉就只剩下3株野生植株。世界自然保护联盟物种生存委员会(SSC)将百山祖冷杉列为世界最濒危的12种植物之一,尽管在1985年,百山祖成立了省级自然保护区,又在1992年升级为国家级自然保护区。

从被发表开始,不断有学者研究导致百山祖冷杉濒危的机制,大多集中在对仅剩的几株母树的分析观察上,产生了各种猜想和理论:百山祖降雨频繁,土壤淋溶强烈,无法留存矿质元素和腐殖质,导致植株长势不良;同区域生长的亮叶水青冈导致区域林冠遮蔽,种间竞争使百山祖冷杉生长衰弱;矿质元素缺乏导致现存植株难以进入繁殖期产生雌雄球花,而植株个体的缺乏又使得雌雄球花常常不遇,雄球花开的时候没有雌花,降雨频繁又使得花粉常常败育,种子空瘪率高;地表条件不足,导致种子无法发育为幼苗……但对于百山祖冷杉的生活史、它过去的分布格局、它今天为何“蜗居”于百山祖一地,人们依然所知甚少。

现存的冷杉属出现于新生代后

20世纪70年代末开始,同样在中国第三阶梯南方的广西、贵州、湖南、江西的中高海拔山地,陆续发现了元宝山冷杉、梵净山冷杉、资源冷杉,特别是其中在广西资源、湖南新宁、江西井冈山等部分山地发现资源冷杉之后被归并为百山祖冷杉的变种。这些发现也让植物学家们重新开始思考冷杉属的演化历史和分布格局。根据现存的冷杉和松科的近缘属物种取样、有限的残存于地层中的花粉记录、化石记录,植物学家和古气候学家们大致可以重建描画出冷杉属的分布如何成为今天的模样。

仅存的3棵野生百山祖冷杉中的两棵,栖身在成片的亮叶水青冈阔叶林中。(钟鑫摄)

尽管教科书常把裸子植物写成“古老的植物”,但其实现存的很多针叶树类群却远称不上古老。综合几项研究,冷杉亚科6个属的共同祖先大约出现在距今1亿4000万年的白垩纪早期至1亿7000万年前侏罗纪晚期,而到距今约6000万年前,冷杉属才和近缘的油杉属分道扬镳—几乎可以明确地说,现存的冷杉属植物是新生代后出现的。

百山祖冷杉斑驳的树皮附满苔藓和地衣。(钟鑫摄)

冷杉属5600万年的故事

根据中科院植物研究所向巧萍等于2014年的研究推测,冷杉属最初的分化是从北美西海岸开始的。在距今5600万年前始新世的开端,地球经历过一次强烈的全球变暖,被称为PETM古新世-始新世极热事件,地球平均气温在10万年里上升了7℃,这一期间也同时导致了大量物种灭绝,格陵兰和阿拉斯加生长着温带森林,更加适应寒冷的现代冷杉属的祖先大多还局限分布于北美。

在整个始新世2200万年里,地球温度逐渐下降,极地的常绿树被落叶树所取代,到距今约3400万年的始新世末期,地球温度骤降,南极冰盖开始出现。冰川毁灭生命,但降温给冷杉和云杉这些耐寒的针叶树带来了机会,冰盖的形成同时造成了大规模海退(海平面下降),北美和欧亚大陆之间连接在了一起,形成了“白令陆桥”。

在随后的渐新世,冷杉逐渐沿白令陆桥扩散到了欧亚大陆和日本,形成了北美、东亚和地中海区域3个小的分布中心,在更加寒冷干燥的中新世和上新世继续推进扩散和分化,并在几个分布中心存在物种间的杂交和频繁的基因交流,以云杉和冷杉为主的环北极针叶林逐渐成形。到了冰期频仍的更 新世(距今258万至1万年前),地球均温常比如低6℃以上,冻土、苔原和草原形成,北方的云杉和冷杉也在冰川浪潮中南下,如今在中国的土地上,它们甚至一路分布到了华南。

沧桑巨变在地质历史上如同一瞬间。在经过末次冰期和距今12000年左右地球骤冷的新仙女木期之后,全新世的地球气温逐渐上升,智人也开始了1万年的快速扩张。冷杉和云杉的分布逐渐向北退缩,那些在中国南方的冷杉和云杉要么不见了,或如百山祖冷杉、梵净山冷杉,仅仅残留在几个孤岛般的中高海拔山顶上,而云杉属则在南方彻底消失了,人们只能从地层里的花粉探测到它曾经存在的痕迹。

不只在中国,在另一块大陆上也有相同的例子,北美东部的弗雷泽冷杉,同样分布局限于北美东部的阿巴拉契亚山脉南部的几座山顶。这些困在南方山地的冷杉,它们的濒危或可能的灭绝,也许只是这次地球气温波动中泛起的一朵微不足道的浪花。

北美大烟山山顶的弗雷泽冷杉,和中国南方的冷杉遭遇同样的“山顶灭绝”困境。

人们是否可以松一口气,给这些冷杉盖棺定论呢?还是老调重弹地思考:人类为什么要保护野生动植物?我们保护它们是为了地球吗?

人类保护野生动植物不仅是为了地球,更是为了人类自己的生存。每一个野生动植物物种不只是生态系统的一块砖石,它们通过复杂的相互关系,共同构成了整个地球生态系统,是人类繁衍至今的基础,人们的衣食住行无一不来源于此,维持正常运作的生态系统,就是在为人类未来的发展提供稳定环境。

就百山祖冷杉而言,它们和其他针叶树一样,常通过根部复杂的外生和内生菌根网络与真菌、与其他植物进行物质能量交换。在最近几年的一些研究报道里,依然不断有新的活性成分从百山祖冷杉的树皮和共生菌中分离出来,包括一些倍半萜类、木脂素类以及几种黄曲霉素。而如果一个物种灭绝,这意味着永远的消失,不只是这些潜在的资源再也无从被人类发现和利用,也意味着一段地球往事的无从知晓,以及与它相关联的其他生命进入危机。

四川西部高山的冷杉群落,冷杉和云杉一起构成了“亚高山暗针叶林”。(钟鑫摄)

从地质年代尺度上看,地球生命经历过5次大灭绝,每一个物种,包括人类,终将是要灭绝的。人类保护一个物种的行为,以地球的历史去衡量不值一提。但我们并非活在百万年后的未来,以当下而论,保护就能产生效果。

期待开花结果重获新生

百山祖冷杉物种发表之后,吴鸣翔和林场工作人员就开始筹划繁殖它,尝试过种种的扦插、用日本冷杉作砧木嫁接,结果都不太理想。百山祖冷杉花期较短且不稳定,常因为雌雄球花花期不遇而空有球果无法产生种子。直到1991年才迎来了雌雄球花同时开,通过人工辅助授粉,终于有了一批饱满种子,也有了一批播种的小苗,20年后长成了两米多的小树。2017年,浙江大学与保护区合作,将百山祖冷杉未成熟的胚组培成功。最近又有消息,自然授粉的种子在原地散播,已经长出了400余株幼苗。

在被发现近60年后,经过多代人的努力,一个濒危物种迫在眉睫的危机也许暂时得到了缓解,当年的年轻人吴鸣翔已是满头白发的老先生。1992年,中国邮政发行了一套4枚的《杉树》邮票,每一枚的画面都是植物科学画大师曾孝濂先生的作品,那也是我第一次看到“百山祖冷杉”的名字。当我在2017年第一次野外见到百山祖冷杉时,我仔细地把它的枝叶、树皮与落在地面上的雄球花进行了拍摄。告别这两棵野生植株后回到保护站附近,那几棵播种出来的小树正值雌球花开,翠绿如塔。一个月后,在一场公共演讲中,我把这些照片展示给观众,迎来了一阵阵惊呼:原来离上海、杭州这么近的地方,就有这么美、这么珍贵的植物。

是的,美,这就足够打动我了。(钟鑫

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