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水杉,複活的“化石”植物
2019-07-25    張志翔 黃今 王亞超    中國林業網 中國綠色時報

 

  推薦詞

  20世紀40年代以前,水杉還是“化石”植物,人們早已認定它與恐龍一樣,隻有殘存于岩層中的遺迹能夠證明其曾經存在過。然而就是20世紀40年代,水杉“活了”,成了“活化石”。水杉的發現轟動全球植物界。近70餘年,水杉在許多國家引種成功,再一次回到了千萬年前它曾踏足過的土地。作為我國特有的珍稀孑遺物種,水杉是第一批列為中國國家保護植物的珍貴樹種,也是為數不多的被中國學者發現、由中國學者命名的著名樹種。水杉不僅承載着地球千萬年來的曆史,也承載着中國學者對知識的追求。

  樹木檔案

  水杉,柏科水杉屬的孑遺植物,為中國特有種,國家一級保護植物,珍稀瀕危保護植物。落葉大喬木,枝葉交互對生,冬季落葉,無芽小枝與葉片一同脫落,球花單性,雌雄同株。水杉具有很高的研究價值和經濟價值。水杉樹冠錐形,樹形優美,樹幹通直,姿态挺拔,不偏不倚,不枝不蔓,春夏青翠秀麗,枝繁葉茂,秋季葉色金黃,是著名的庭園觀賞樹種。水杉适應性強且材質輕軟,可作為造林、綠化用樹種,也可做建築、家具、造紙等用材。

   

  水杉在植物領域的地位,有其不可磨滅的價值。水杉本是已被宣布滅絕的物種,但她又真實鮮活地存在于地表,且被發現于北半球的中國,并由中國學者命名。所以,水杉的發現是中國植物分類學家為人類知識進步作出的巨大貢獻。水杉的發現不僅使原有的“化石”活了,還解決了困擾分類學家多年的松科、杉科與柏科之間的親緣關系問題,交互對生的葉片,在形态上為互生葉的松科和杉科與對生葉的柏科搭起了一座親緣關系連接的橋梁。

 

江蘇南京,北京東路沿線水杉林令人倍覺清新。 安東攝(中新社發)

 

  與梭羅争輝,與恐龍相伴

  水杉原産我國重慶、湖北和湖南三省市的交界處,主要分布在重慶石柱縣、湖北利川市謀道鎮水杉壩一帶及湖南西北部龍山及桑植等地海拔750-1500米處。現亞洲、非洲、歐洲等70多個國家和地區均有引種栽培,中國北起遼東半島,南至廣州,東至江蘇、浙江,西南至昆明、成都等地也有栽培。水杉原産地極其狹窄,但栽培分布區可謂廣闊,這是為什麼呢?

  水杉屬是柏科紅杉亞科的3個單種屬之一。根據汪小全研究組所提供的最新分子證據,紅杉亞科是一個古老悠久的類群,雖然這個類群現在處于衰退狀态,但在地質史上卻曾經曆過極其繁盛的時代。在中生代中晚期和早第三紀,紅杉亞科植物種類繁多,目前已發現的水杉屬化石約有10種,廣布北半球。在晚白垩紀和第三紀,紅杉亞科曾是北半球森林植被的重要組成成分,但後來,由于地質變遷、氣候變化等原因,紅杉亞科的大量類群絕滅。晚第三紀全球性的氣溫下降迫使紅杉亞科逐漸從高緯度地區撤出。第四紀冰期氣候的劇烈惡化使紅杉亞科的分布區進一步退縮至中、低緯度地區,最後在歐洲全部消失,僅在東亞腹地和北美西部殘存,以至于目前廣為人知的紅杉亞科植物隻有3個單種屬:水杉屬、巨杉屬和北美紅杉屬。

  水杉屬曾有過2個分布中心:東亞和北美西部。約1000萬年以前,由于喜馬拉雅山脈的隆起,東南季風不斷加強,雲南的水杉林喪失了庇護所,野生水杉的分布地再一次縮小,如今僅蜷縮在我國湖南、湖北和重慶兩省一市幾個縣的交界處。因而,現在的水杉能在全球遍植,是和它原來的地史特征密切相關,它的祖先就曾廣布天下。

  水杉生長迅速,無論是扡插還是種子繁殖均易成活,且适應能力強,耐熱耐寒,耐旱耐澇。水杉樹形優美,樹幹通直,姿态挺拔,不偏不倚,不枝不蔓,春夏青翠秀麗,枝繁葉茂,葉色嫩綠宜人,秋季葉色金黃,是著名的庭園觀賞樹種。水杉強韌而柔軟的木質組織有較強的抗風效果,也可以作為較佳的防風林。水杉為喜光性強的速生樹種,耐水濕,在土壤含水率高,甚至濕地沼澤處,水杉可生長出膝狀的呼吸根進行呼吸和氣體交換。

 

水杉模式樹 張志翔供圖

 

  中國發現“活化石”

  水杉為什麼被譽為“活化石”?簡而言之,科學家們先從化石中發現了水杉這一物種,并一度認為水杉已經滅絕,但後來,我國科學家在中國發現了水杉的鮮活形态,也就是“活着的水杉化石”。水杉的發現,是近現代中國科學史上的一件盛事。

  1941年冬,中央大學幹铎教授進入四川省境内2.5公裡左右的謀道溪(又名磨刀溪,原屬四川省萬縣,現屬湖北省利川市)時,一株高30餘米的大樹引起了他的注意,當地人稱之為“水桫”。由于當時新葉未發,而他又匆匆趕路,便未采集标本。幹铎拜托當時萬縣農校教務主任楊龍興先生代為采集标本。1942年,楊龍興先生将一份有葉、無花無果的标本托人送與幹铎先生,幹铎教授随即送給樹木學教授郝景盛先生,請他鑒定,然而這份珍貴的标本後來不慎遺失了。

  1943年7月,農林部中央林業實驗所技工王戰前往湖北西部神農架考察森林,經楊龍興介紹和建議,在經過謀道溪時采到水杉的枝葉、果實标本(僅缺失花)。王戰認為該标本是水松,并做了相關記載。1945年夏,王戰将标本交給中央大學森林系樹木學教授鄭萬鈞鑒定。鄭萬鈞認為它的枝葉外形雖像水松,但葉對生,球果鱗片盾形、對生,既不是水松,也不是北美紅杉,在現存的杉松類中應該是一個新屬。1946年秋,鄭萬鈞鑒于當時南京的有關資料不多,便将一份标本寄交北平靜生生物調查所教授胡先骕博士,請他查閱文獻。經胡先骕查到,水杉标本和日本學者三木茂(Miki)1941年所發表的新屬形态相同,這一新屬是命名兩種化石植物建立的。由此确定,我國發現的這個新種應屬于化石屬的一種,是貨真價實的“活化石”。此前鄭萬鈞已根據在中國東北撫順及庫頁島采集的始新世化石标本訂正命名了水杉化石植物。

  1948年5月,胡先骕和鄭萬鈞聯名發表《水杉新科及生存之水杉新種》一文,明确了水杉在植物進化系統中的重要地位,這一認定得到了國内外植物學、樹木學和古生物學界的高度評價。胡先骕經仔細觀察水杉線形葉在枝上交叉對生,呈假二列狀排列,糾正了以前誤認為水杉葉為對生、羽狀排列的描述。當時,日本的三木茂和我國的胡先骕、鄭萬鈞先後發現了日本化石種、中國化石種和中國現代水杉,這些發現震動了國際植物學界,引起了世界植物學家和古植物學家的極大興趣。

 

水杉葉子呈假二列狀排列

 

  水杉野生種群面臨困境

  盡管栽培引種遍布世界各地,但水杉仍面臨着野生種群不斷縮小的嚴峻問題。

  同銀杏相仿,作為最常見的瀕危植物,水杉古老的野生種群不受重視,這無疑是亟待解決的重要問題。目前人們已知水杉野生種群僅分布在湖北、湖南和重慶交界,在湖北利川市境内約5000餘株,重慶石柱縣境内28株,湖南龍山市境内僅3株,種群數量甚至要少于大熊貓。自1980年起,原生水杉種群調查中就未見實生苗,且根據李媛媛等學者研究發現,水杉野生種群更新困難,遺傳多樣性逐步降低,種群結構逐漸衰退,群落結構趨于單一化,且老齡樹木飽受病蟲害困擾,附近人類活動頻繁,生态環境破壞等原因,水杉的野生種群還在不斷縮減。

  水杉由化石變成與人們朝夕相伴的樹種,影響全世界植物界,可算是我國植物界中最具有影響力的中國樹種。它已經伴随地球走過無數世代,看過無數春秋,與桫椤争輝、與恐龍伴生,到如今同被子植物争豔競芳。水杉漫長的記憶裡保存着無數地球氣候、地質、生态環境的變化。保護這樣古老的物種,亦不僅僅是為了獲取其經濟價值,更是為了讓人類了解、認識我們作為人類乃至哺乳動物不曾經曆過的地球的曆史。

 

江蘇泗洪百畝水杉 張連華攝(中新社發)

     

  作者簡介

  張志翔 北京林業大學博物館館長,北京林業大學自然保護區學院教授。現擔任中國林學會樹木學專業委員會副主任委員,中國植物學會理事,中國野生植物保護協會理事,第五屆、第六屆國家級自然保護區評審委員會委員等職務。

  黃今 北京林業大學自然保護區學院碩士研究生,目前從事泛喜馬拉雅植物志金絲桃科的分類修訂。

  王亞超 北京林業大學自然保護區學院博士研究生,目前從事楊屬青楊組的系統發育研究。

 

 

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