多肉植物的多樣性探究與保護

□文/南京市第十三中學(xué)高二（5）班 劉夢 指導(dǎo)教師/宋正達

一、研究方法

本實驗在江蘇省中國科學(xué)院植物研究所（南京中山植物園）多肉植物展覽溫室以及多肉配備生產(chǎn)溫室中進行。

（一）探究多肉植物資源的多樣性

根據(jù)南京中山植物園多肉團隊提供的多肉種類名錄以及文獻查詢展開實地調(diào)查，進行多肉種類概況、貯水薄壁組織分布器官、形態(tài)特征、價值功用等方面的統(tǒng)計分析。對于不確定的種類，輔助多肉專業(yè)書籍進行品種比對識別。采用手機、相機進行圖片采集，使用 Photoshop軟件進行圖文處理。

（二）探究多肉植物繁殖方式的多樣性

調(diào)查、實踐多肉種類的常規(guī)繁殖方式；測量2008年播種的仙人掌科裸萼球?qū)傩绿斓?84株子實后代的球體直徑、高度，用Excel軟件進行差異性分析；隨機抽取阿?；剖韺傧嗤挲g的盆栽寶草、凌綠各10株，測量、對比兩者的分株繁殖系數(shù)平均值；通過上、中、下三點采樣取平均值的方式，測定、對比天門冬科兩種一次性開花后死亡植物的無性珠芽繁殖數(shù)量（龍舌蘭）和種子數(shù)量（甲蟹）。

二、結(jié)果對比分析

（一）多肉植物資源的多樣性

1.種類概況

資料統(tǒng)計分析以及實地調(diào)研的結(jié)果表明，目前南京中山植物園已完成鑒定的多肉植物資源隸屬21科126屬644種。其中，資源分布較為集中的科，分別是仙人掌科51屬221種、景天科16屬140種、阿?；?屬83種。

2.貯水薄壁組織多樣

多肉植物的貯水薄壁組織分布于營養(yǎng)器官中，涵蓋了植物所有的營養(yǎng)器官——根、莖、葉，因而呈現(xiàn)出不同的形態(tài)，比如葉多肉植物如景天科擬石蓮花屬月影等、莖干粗壯肥碩的莖多肉植物如葡萄科葡萄甕屬葡萄甕等，還有根膨大如蘿卜的根多肉植物如仙人掌科巖牡丹屬龜甲牡丹等。

3.形態(tài)特征多樣

在植物形態(tài)方面，它們涵蓋了森林群落中喬-灌-草復(fù)合結(jié)構(gòu)的重要層次，具備自然生態(tài)系統(tǒng)中不可替代的生態(tài)功能。多肉植物不僅包含伏地而生、形如礫石的多年生草本植物（如番杏科生石花屬等種類），同時包含灌木類（如大戟科大戟屬虎刺梅等種類），還有樹高可達15～20米的常綠喬木（如梧桐科瓶干樹屬瓶干樹等種類）。

南京中山植物園選育、榮獲第十屆中國花卉博覽會展品類（盆花）金獎的亞龍木綴化品種

4.價值功用多樣

觀賞價值突出。仙人掌科的莖呈扁平扇狀、柱狀、球狀、扇形、雞冠形、山巒狀等，千姿百態(tài)；蘿藦科球蘭屬心葉球蘭因葉片呈心形、對生，被人們賦予“心心相印”的美好寓意；蘿藦科豹皮花屬大豹皮花花朵形如碩大的五角星，神秘而魔幻；仙人掌科金琥屬金琥等種類呈現(xiàn)出了多肉植物的基礎(chǔ)色——綠色；龍神柱屬龍神柱莖干表皮則密被白色蠟質(zhì)層，因而呈現(xiàn)出神秘的藍色；刺戟木科亞龍木屬亞龍木的莖干表皮，猶如涂抹了銀灰色的“防曬涂層”；更有一些多肉種類的葉片，在秋末至初春、陽光充足的冷涼季節(jié)中呈現(xiàn)出鮮紅色，比花兒還亮麗奪目。

阿?；剖韺傧嗤挲g的寶草（左）與凌綠（右）的側(cè)芽萌生特性對比

用途廣泛。一些多肉種類中還含有特殊的化學(xué)成分，可供藥用，如大戟科大戟屬有著悠久的藥用植物應(yīng)用歷史。人們依靠經(jīng)驗知識的代代相傳，還發(fā)掘出了多肉種類的食用價值，比如番杏科日中花屬冰葉日中花等。此外，多肉種類還具備原材料利用價值，比如人們從天門冬科龍舌蘭屬龍舌蘭葉片中提取出的葉纖維，可用于制作船纜、繩索、麻袋等纖維類制品。

（二）多肉植物繁殖方式的多樣性

1.多肉植物繁殖方式概要

通過調(diào)查、實踐，多肉種類的常規(guī)擴繁方式統(tǒng)計分析結(jié)果如表1。

表1 南京中山植物園內(nèi)引種收集的多肉植物種類的常規(guī)繁殖方式

2.新天地子實后代的變異系數(shù)測定

通過對仙人掌科裸萼球?qū)傩绿斓刈訉嵑蟠牟町愋苑治?，它們的球體直徑以及球體高度的變異系數(shù)分別達到了22.1%和28.1%（表2）。

表2 仙人掌科裸萼球?qū)傩绿斓刈訉嵑蟠町愋苑治?/p>

3.寶草、凌綠的無性分株繁殖系數(shù)對比

實驗結(jié)果表明，阿?；剖韺倥柙詫毑菖c凌綠的分株繁殖系數(shù)平均值分別為0.2、24，兩者的側(cè)芽萌生特性差異顯著。

4.天門冬科兩種一次性開花后死亡植物的無性珠芽繁殖與種子繁殖對比

龍舌蘭的無性珠芽數(shù)量和甲蟹的種子數(shù)量見表3。其結(jié)果表明：以無性珠芽繁殖為主要繁殖策略的龍舌蘭花后產(chǎn)生的自帶根系的小植株數(shù)量、以種子繁殖為主要繁殖策略的甲蟹花后結(jié)實產(chǎn)生的種子數(shù)量，分別為821、120，兩者差異顯著。

表3 龍舌蘭珠芽與甲蟹種子數(shù)量對比

以上的結(jié)果表明：多肉植物的常規(guī)繁殖方式可分為種子繁殖與無性繁殖兩大類。種子繁殖適用于能夠開花、正常結(jié)實的多肉種類，較無性繁殖產(chǎn)生、傳遞更豐富的遺傳多樣性。

三、研究感悟與總結(jié)

在生境破壞、全球氣候變化、資源過度開發(fā)利用等諸多因素影響之下，多肉植物的多樣性也正受到日益嚴重的威脅。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界范圍內(nèi)分布的多肉植物超過10 000種，是生物多樣性狀況最具權(quán)威的指標——“世界自然保護聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄”的重要組成部分。

多肉植物的世界精彩紛呈，在系統(tǒng)演化途徑、科屬分布、形態(tài)和習(xí)性上千差萬別，但它們的共同點在于緊緊圍繞著對水分的高效利用、對環(huán)境的高度適應(yīng)，真可謂“物競天擇、適者生存”。對比在南京中山植物園配備生產(chǎn)溫室內(nèi)長勢良好的龜甲牡丹、百歲蘭，以及在惡劣的野外生境中同樣為了種群繁衍而與自然生境、人為干擾等諸多不利條件抗衡的龜甲牡丹和百歲蘭，我切身感受到開展生物多樣性保護是多么的重要和迫切。

四、創(chuàng)新性與實用性

本研究從多肉植物的資源多樣性、繁殖方式多樣性以及建立生物多樣性保護思維3個方面探究多肉植物的多樣性，選題創(chuàng)新。選用2008年播種的新天地作為繁殖多樣性探究的實驗材料，經(jīng)過長達12年的栽培養(yǎng)護，使得球體直徑和高度的實驗數(shù)據(jù)尤具說服力，具備實驗材料創(chuàng)新。新天地子實后代差異性分析的研究結(jié)果、龍舌蘭一次性開花后死亡過程中珠芽的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和甲蟹一次性開花后死亡過程中結(jié)實的統(tǒng)計數(shù)據(jù)均為首次報道，研究結(jié)果具備原創(chuàng)性。