五指山植物多樣性調(diào)查

2022-01-11 06:34:04王國慶王華鋒

生物進化 2021年4期

王國慶王華鋒

五指山山腰遠眺

2021年7月2日一早，籌備許久的五指山考察之行開始了。中科院北京植物所陳之端老師團隊和海南大學王華鋒老師團隊對海南五指山國家級自然保護區(qū)（即海南熱帶雨林國家公園五指山分局所屬地區(qū)）、五指山南圣自然保護站和五指山紅峽谷文化旅游風景區(qū)的植物多樣性情況進行了調(diào)查和取樣。

王華鋒老師

保護區(qū)概況

海南五指山國家級自然保護區(qū)覆蓋海南島中部以五指山頂峰為中心的廣大山區(qū)。其地理坐標為東經(jīng)109°32′03″—109°43′19″，北緯18°48′59″—18°59′07″,保護區(qū)的火成巖基底形成于距今1.4至1.7億年之前。主峰海拔1867米，素有“海南屋脊”之稱。1985年，此地建立省級保護區(qū)，并于2003年由國務院批準晉升為國家級自然保護區(qū)。五指山屬熱帶雨林氣候，這里年均氣溫20攝氏度；冬無嚴寒，夏無酷暑，素有“翡翠城”、“天然空調(diào)”和“天然氧吧”之稱。該區(qū)的森林具有典型的熱帶雨林特征，是中國的熱帶地區(qū)中面積最大的熱帶原始森林之一。它位于中國熱帶森林分布區(qū)的最南部，也在世界熱帶森林分布的北緣，具有森林組成種類復雜、群落結(jié)構發(fā)育良好、層間植物豐富的特征。保護區(qū)動植物種類中表現(xiàn)為珍稀物種多、海南特有種或特有亞種多的明顯特點，對保護物種多樣性有重要意義。

區(qū)內(nèi)森林資源豐富，植物種類繁多。保護區(qū)維管植物中有國家重點保護物種一級3種（全部為種子植物，包括蘇鐵科的臺灣蘇鐵、三尖杉科的海南粗榧和龍腦香科的坡壘）、二級36種（其中種子植物29種、蕨類植物7種），另有省級保護植物14種。五指山的自然資源和森林生態(tài)系統(tǒng)特征都表明，五指山保護區(qū)是海南島重要的森林生態(tài)系統(tǒng)類型的保護區(qū)，同時還擔負著保護大型食肉目動物及其棲息地的重任。

五指山國家雨林公園入口石刻

考察途中

考察工作并不輕松，但大家保持著飽滿的精神狀態(tài)，向往這片古樹參天、藤蘿密布、奇花異草隨處可見的熱帶原始森林。遠眺五指山，見它巍然挺立，山頂五個小山峰為西南—東北走向，成一字形排列，高低不一宛如人的五指。這也是它“五指山”一名的由來。簡單休整后，我們帶上裝備，伴著陣陣鳥鳴，踏著蜿蜒小道，走進了五指山。

植物研究者的天堂

初入五指山，大家便發(fā)現(xiàn)這里是植物研究者的天堂。繁茂的森林中，植物隨著海拔的升高，呈垂直分布，大致可劃分為熱帶低地雨林（海拔700～1000m）、熱帶山地雨林（海拔1000～1400m）、熱帶亞高山矮林（海拔1400～1700m）、熱帶山頂灌叢（海拔1700～1867m）這4個原生植被類型。如此豐富的多樣性依賴的是五指山良好的水熱條件。五指山地區(qū)的雨量和濕度都是全島之最，云霧也為全島最多，年平均雨量基本上在2000～3000mm之間，年平均相對濕度在84%～86%之間，云霧天也達全年的55%，月平均氣溫為22.5℃。為什么如此優(yōu)良的環(huán)境條件下植物卻呈垂直分布呢？我們把主要原因歸結(jié)為兩點：其一，五指山的降水量在不同海拔高度上有明顯的變化，最大降水帶位于700～1000m之間；其二，五指山的氣溫垂直逆減率約為0.7℃/100m，表現(xiàn)出明顯的氣溫垂直變化。

那么不難猜出，生物多樣性最豐富和熱帶雨林形態(tài)特征最顯著的，就是位于海拔700～1000m的熱帶低地雨林。在熱帶低地雨林中，季相變化不明顯，植物群落呈深綠色，樹冠連接緊密，板根現(xiàn)象普遍，附生植物發(fā)達，常見絞殺現(xiàn)象。這里的植物種類豐富，主要優(yōu)勢種為龍腦香科的青梅、梧桐科的蝴蝶樹和羅漢松科的雞毛松，占種數(shù)比例較大的科有桃金娘科、樟科、茜草科和山礬科等。由于五指山的山地雨林海拔較高、溫度較低，因而森林群落的植物區(qū)系成分稍異于低地雨林的森林植物區(qū)系成分。組成山地雨林的熱帶植物區(qū)系成分相對減少，亞熱帶植物區(qū)系成分則漸次增加。五指山熱帶低地雨林（主要生長在年平均溫度24℃以上或最冷月平均溫度18℃以上的熱帶潮濕低地帶的具有獨特外貌和結(jié)構特征的熱帶雨林）主要由羅漢松科的陸均松和雞毛松、殼斗科的紅椆和竹葉青岡等占優(yōu)勢，占立木種數(shù)比例較大的科有山毛櫸科、樟科、木蘭科和山茶科等。

五指山熱帶低地雨林

五指山的熱帶亞高山矮林位于海拔1400～1700m之間，是海南分布最高的森林植被之一，林木矮小，植物種類較少，森林結(jié)構簡單，植被類型以亞熱帶植物種類為主，主要有硬殼柯、厚皮香等喬木和大頭茶、華南杜鵑、海南樹參等灌木。而五指山的熱帶山頂灌叢則分布于海拔1700 m至山頂，由于長期受到大風的影響，樹木矮小，以灌木為主，群落成分簡單，主要有廣東松、崖柿、南華杜鵑、鴨腳木和紅脈南燭等。

熱帶低地雨林內(nèi)的植物呈明顯的分層分布：上層以高大喬木為主，中層則是灌木，底層以草本、苔蘚、蕨類為主，各層之間又分布著多種多樣的層間植物，如藤本植物和附、寄生植物，分別依附于各層次中直立的植物體上。形成這種分層分布的主要原因在于光線在熱帶雨林中的分布。光線在外層最強，由于植物遮擋，越往下走則光線越少。植物中既有喜光植物又有耐陰植物，因此，就會出現(xiàn)外層是喜光的高大喬木、最下面是耐陰的草本植物的分布現(xiàn)象。其間，隱藏著許多奇特生物現(xiàn)象，如附生植物、木質(zhì)藤本植物、莖花、板根和絞殺等。這些雖然是極為普通的熱帶雨林形態(tài)特征，但在中國這個陸地熱區(qū)面積極少的國家，對于大多數(shù)人來說卻是聞所未聞的。

奇特的熱帶生態(tài)

一路上，我們看到很多附生植物。附生植物通常指那些生長在其他植物體(即宿主)上而不吸取其營養(yǎng),生活史的全部或者部分時期生長在空氣中而不與地面接觸的自養(yǎng)植物（例如：地衣、苔蘚、蕨類和一些藤本等）。它們是熱帶雨林中的重要組成成分,對于維持熱帶森林物種多樣性及生態(tài)系統(tǒng)功能(如固碳、維持水分和養(yǎng)分循環(huán))具有重要作用。不僅能有效截留降雨,而且對空氣中懸浮的云、霧、水也具有明顯的截留和吸收作用。

除此之外，我們還見到了莖花現(xiàn)象，又稱“老莖生花”現(xiàn)象。它是指花和花序（包括花謝后形成的果實）直接在喬木樹干上形成，花和果以花環(huán)狀圍繞喬木的樹干的現(xiàn)象（常見的如波羅蜜、番木瓜和可可等）。一種現(xiàn)象的出現(xiàn)是自然選擇的結(jié)果，而自然選擇的主要動力就是生存斗爭?！袄锨o生花”的原因是為了種群的生存繁衍。在熱帶雨林中，喬木可高達三四十米，而這些高大喬木需要通過昆蟲傳粉下才能繁衍后代。如果花開在樹冠上，對于昆蟲是極為不友好的。昆蟲難以抵達，就會導致花朵不易經(jīng)蟲媒授粉。有些植物巧妙地將花朵開在老枝和樹干上，這樣，它們的花朵才更容易被昆蟲發(fā)現(xiàn)和光顧，獲得授粉的機會也更多。

我們還見到了很多板根。板根是熱帶木本植物所特有的板狀不定根，是熱帶氣候下的一種特殊生態(tài)現(xiàn)象。在熱帶雨林中，具有板根的樹木十分普遍，如四數(shù)木、銀葉樹、榕樹、紅厚殼等都是比較常見的板根植物。其中的一些巨樹的板根可達十多米高，延伸十多米寬，形成巨大的側(cè)翼，甚為壯觀。究其原因，高大上層喬木的巨大樹冠，需要強有力的根系作為基礎，否則樹木便會頭重腳輕站不穩(wěn)。為了便于根系的呼吸和支撐高大的樹冠，有些樹木就選擇用莖根部向四周延伸的方式來壯大自己，于是就形成了雨林中非常壯觀的板根現(xiàn)象。

五指山熱帶低地雨林中分層分布的植物

除了莖花現(xiàn)象和板根，我們還發(fā)現(xiàn)了絞殺現(xiàn)象。一些種子會在鳥類的作用下傳播到寄主植物上，生根發(fā)芽。它們的氣生根纏繞在寄主枝干上，向下扎入土壤，與寄主植物爭奪水分和營養(yǎng)物質(zhì)。寄主植物則由于外部纏繞的根系壓迫和營養(yǎng)物質(zhì)的缺少而死亡。絞殺現(xiàn)象是植物之間生存斗爭的結(jié)果，近乎于動物界的弱肉強食。在其中扮演“劊子手”角色的，多為?？崎艑俚闹参铩?/p>

艱辛的考察之旅

每天幾小時熱帶雨林的路程，是對意志的磨煉。在炙烈的太陽、濕熱的空氣和厚重的防護措施共同作用下，衣服早已濕透了不知多少遍，汗水如雨水般順著臉頰流進領口，又沿著手臂滴下，落入土中?；厥卓慈?，這沿路的汗水便是我們成功的見證。這一路，見到那些不曾見過或不曾認識的植物（如春柏、虎皮蘭、黃花鶴頂蘭、沿階草、蛇菰和豬肚木等）時的那份滿足，在很大程度上鼓舞了我們繼續(xù)前進，繼續(xù)探索這片人跡罕至、遍布寶藏的土地。

團隊合照

最令人記憶猶新的經(jīng)歷發(fā)生在南圣保護站。王華鋒老師由于螞蟻的叮咬起了過敏反應，渾身瘙癢難耐，身體也失去了前幾日的力量，走上幾步便汗流不止；視線開始模糊，注意力難以集中；伴隨著巨大的消耗，肚子也開始不滿地咕咕叫。他承受著身體和精神上的雙重壓力，堅持一整天，將南圣的樣品采集完成，才前往水滿鄉(xiāng)的醫(yī)院打針。這一站雖然艱難，但是堅持下來的收獲是對團隊成員莫大的鼓勵。本次五指山考察，王老師團隊共采集89種不同植物標本，有67種植物將用于后續(xù)研究，為后續(xù)科研工作提供了重要的材料基礎。下面就為大家介紹一下這此調(diào)研所采集的部分有海南特色的野生植物吧。