五指山植物多樣性調(diào)查

2022-01-11 06:34:04王國(guó)慶王華鋒

生物進(jìn)化 2021年4期

王國(guó)慶王華鋒

五指山山腰遠(yuǎn)眺

2021年7月2日一早，籌備許久的五指山考察之行開(kāi)始了。中科院北京植物所陳之端老師團(tuán)隊(duì)和海南大學(xué)王華鋒老師團(tuán)隊(duì)對(duì)海南五指山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)（即海南熱帶雨林國(guó)家公園五指山分局所屬地區(qū)）、五指山南圣自然保護(hù)站和五指山紅峽谷文化旅游風(fēng)景區(qū)的植物多樣性情況進(jìn)行了調(diào)查和取樣。

王華鋒老師

保護(hù)區(qū)概況

海南五指山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)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(biāo)為東經(jīng)109°32′03″—109°43′19″，北緯18°48′59″—18°59′07″,保護(hù)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(chēng)。1985年，此地建立省級(jí)保護(hù)區(qū)，并于2003年由國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)晉升為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。五指山屬熱帶雨林氣候，這里年均氣溫20攝氏度；冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，素有“翡翠城”、“天然空調(diào)”和“天然氧吧”之稱(chēng)。該區(qū)的森林具有典型的熱帶雨林特征，是中國(guó)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(guó)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(lèi)復(fù)雜、群落結(jié)構(gòu)發(fā)育良好、層間植物豐富的特征。保護(hù)區(qū)動(dòng)植物種類(lèi)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(diǎn)，對(duì)保護(hù)物種多樣性有重要意義。

區(qū)內(nèi)森林資源豐富，植物種類(lèi)繁多。保護(hù)區(qū)維管植物中有國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)物種一級(jí)3種（全部為種子植物，包括蘇鐵科的臺(tái)灣蘇鐵、三尖杉科的海南粗榧和龍腦香科的坡壘）、二級(jí)36種（其中種子植物29種、蕨類(lèi)植物7種），另有省級(jí)保護(hù)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(hù)區(qū)是海南島重要的森林生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的保護(hù)區(qū)，同時(shí)還擔(dān)負(fù)著保護(hù)大型食肉目動(dòng)物及其棲息地的重任。

五指山國(guó)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(shù)參天、藤蘿密布、奇花異草隨處可見(jiàn)的熱帶原始森林。遠(yuǎn)眺五指山，見(jiàn)它巍然挺立，山頂五個(gè)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(lái)。簡(jiǎn)單休整后，我們帶上裝備，伴著陣陣?guó)B鳴，踏著蜿蜒小道，走進(jìn)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(gè)原生植被類(lèi)型。如此豐富的多樣性依賴(lài)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(duì)濕度在84%～86%之間，云霧天也達(dá)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(diǎn)：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(shù)冠連接緊密，板根現(xiàn)象普遍，附生植物發(fā)達(dá)，常見(jiàn)絞殺現(xiàn)象。這里的植物種類(lèi)豐富，主要優(yōu)勢(shì)種為龍腦香科的青梅、梧桐科的蝴蝶樹(shù)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(duì)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(zhǎng)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(dú)特外貌和結(jié)構(gòu)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(shì)，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(lèi)較少，森林結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，植被類(lèi)型以亞熱帶植物種類(lèi)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(shù)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(zhǎng)期受到大風(fēng)的影響，樹(shù)木矮小，以灌木為主，群落成分簡(jiǎn)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(lèi)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(qiáng)，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(huì)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(guó)這個(gè)陸地?zé)釁^(qū)面積極少的國(guó)家，對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)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(zhǎng)在其他植物體(即宿主)上而不吸取其營(yíng)養(yǎng),生活史的全部或者部分時(shí)期生長(zhǎng)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(lèi)和一些藤本等）。它們是熱帶雨林中的重要組成成分,對(duì)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(duì)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(jiàn)到了莖花現(xiàn)象，又稱(chēng)“老莖生花”現(xiàn)象。它是指花和花序（包括花謝后形成的果實(shí)）直接在喬木樹(shù)干上形成，花和果以花環(huán)狀圍繞喬木的樹(shù)干的現(xiàn)象（常見(jiàn)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?jiǎng)恿褪巧娑窢?zhēng)?！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(dá)三四十米，而這些高大喬木需要通過(guò)昆蟲(chóng)傳粉下才能繁衍后代。如果花開(kāi)在樹(shù)冠上，對(duì)于昆蟲(chóng)是極為不友好的。昆蟲(chóng)難以抵達(dá)，就會(huì)導(dǎo)致花朵不易經(jīng)蟲(chóng)媒授粉。有些植物巧妙地將花朵開(kāi)在老枝和樹(shù)干上，這樣，它們的花朵才更容易被昆蟲(chóng)發(fā)現(xiàn)和光顧，獲得授粉的機(jī)會(huì)也更多。

我們還見(jiàn)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(shù)木十分普遍，如四數(shù)木、銀葉樹(shù)、榕樹(shù)、紅厚殼等都是比較常見(jiàn)的板根植物。其中的一些巨樹(shù)的板根可達(dá)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(shù)冠，需要強(qiáng)有力的根系作為基礎(chǔ)，否則樹(shù)木便會(huì)頭重腳輕站不穩(wěn)。為了便于根系的呼吸和支撐高大的樹(shù)冠，有些樹(shù)木就選擇用莖根部向四周延伸的方式來(lái)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(huì)在鳥(niǎo)類(lèi)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(zhēng)奪水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。寄主植物則由于外部纏繞的根系壓迫和營(yíng)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(zhēng)的結(jié)果，近乎于動(dòng)物界的弱肉強(qiáng)食。在其中扮演“劊子手”角色的，多為桑科榕屬的植物。

艱辛的考察之旅

每天幾小時(shí)熱帶雨林的路程，是對(duì)意志的磨煉。在炙烈的太陽(yáng)、濕熱的空氣和厚重的防護(hù)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(jìn)領(lǐng)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(jiàn)證。這一路，見(jiàn)到那些不曾見(jiàn)過(guò)或不曾認(rèn)識(shí)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(shí)的那份滿足，在很大程度上鼓舞了我們繼續(xù)前進(jìn)，繼續(xù)探索這片人跡罕至、遍布寶藏的土地。

團(tuán)隊(duì)合照

最令人記憶猶新的經(jīng)歷發(fā)生在南圣保護(hù)站。王華鋒老師由于螞蟻的叮咬起了過(guò)敏反應(yīng)，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(kāi)始模糊，注意力難以集中；伴隨著巨大的消耗，肚子也開(kāi)始不滿地咕咕叫。他承受著身體和精神上的雙重壓力，堅(jiān)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(jiān)持下來(lái)的收獲是對(duì)團(tuán)隊(duì)成員莫大的鼓勵(lì)。本次五指山考察，王老師團(tuán)隊(duì)共采集89種不同植物標(biāo)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(chǔ)。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。