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洪德元院士:探秘地球屋脊上的“秘密花園”

來源:光明日報    李盛明 楊博文   2017-03-11
導讀:泛喜馬拉雅地區是個自然寶庫,這里到底有多少大自然賜予的寶藏,需要認真嚴謹的植物學家,一點一滴地挖掘。

當人們走進輝煌的倫敦自然歷史博物館時,很難意識到,讓它變得美輪美奐的許多植物,是來自西方人眼中的神秘東方。那里有兩株漂亮的野生大花黃牡丹,就種在大門口兩側的花壇里。這種觀賞價值極高的植物裝點著英國人的花園,但在它位于遙遠東方的原產地卻已近乎瀕危。 

迷人的東方不只有大花黃牡丹——泛喜馬拉雅地區是地球的最高點,該地區是全球生物多樣性中最為重要的基因庫之一,保護國際(IUCN)確定的全球34個生物多樣性熱點地區之中有3個都在這里。因此,不少歐洲的植物學家都曾在這個地區留下了足跡。 

泛喜馬拉雅地區是個自然寶庫,這里到底有多少大自然賜予的寶藏,需要認真嚴謹的植物學家,一點一滴地挖掘。 

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《泛喜馬拉雅植物志》是一項由中國主導多國參與的大型英文版植物志編撰工程。該項目計劃利用12年的時間,對泛喜馬拉雅地區的植物種類進行全面、系統、科學的記錄,在考證現有泛喜馬拉雅地區植物資源史料的基礎上,對重點地區和空白地區補充考察和采集,最后總結、集成和提高,從而形成一部世界上最大、最有特色的英文版自然地理區植物志。

日前,《光明日報》記者針對這一重點項目,專訪了中國科學院院士洪德元。他在采訪中介紹了西方人在泛喜馬拉雅地區考察的歷史,并強調為使社會和經濟朝生態保護方向進行,保護泛喜馬拉雅地區生物多樣性的國家間合作與協調刻不容緩。

東方神秘植物王國的吸引力 

洪德元院士介紹說,泛喜馬拉雅地區覆蓋了7個國家,其中印度、巴基斯坦、緬甸、尼泊爾、不丹都曾是英國的殖民地。這個區域自然地理獨特,這里的植物對于全世界的植物學家來講,都頗具吸引力。當然,基于殖民歷史的原因,英國人曾在這個區域投入了大量精力。早在19世紀初,英國人就開始在泛喜馬拉雅地區采集植物標本了,其中最有名的是后來官至邱園(英國皇家植物園)園長的約瑟夫·道爾頓·胡克。

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▲約瑟夫·道爾頓·胡克(Joseph Dalton Hooker)

胡克(1817年6月—1911年12月),是19世紀英國著名的植物學家和探險家,是地理植物學的創立者和達爾文的摯友,曾任英國皇家植物園邱園(Royal Botanical Gardens, Kew)的主任長達二十余年,獲得多項英國植物學界的最高獎項。

胡克和他的助手從1847年開始在泛喜馬拉雅地區活動,并持續近20年。胡克于1875出版了《英屬印度植物志》。當年為了編輯出版《英屬印度植物志》,胡克在印巴北部、尼泊爾、不丹采集了大量的植物標本,現在這些標本大多保存在邱園和倫敦自然歷史博物館里。《英屬印度植物志》的編撰當然非常了不起,但那畢竟是150多年前的事了。與現在相比,當時采集的標本量還是相當有限。因此,我們還要在這個地區進行更高層次的摸底考察,一方面增加考察的覆蓋面,另一方面也填補原本考察的遺憾和空白。

除了英國人之外,法國人和日本人對泛喜馬拉雅地區的植物也抱有強烈的興趣。19世紀末,法國傳教士賴神甫在云南相繼發現了紫牡丹(1884年)和黃牡丹(1887年),并把它們的種子送到巴黎自然歷史博物館播種,隨后又傳入英國。黃牡丹在歐美多個國家的植物園和私人花園中種植,但當后來觀賞價值更高的大花黃牡丹被發現并引種后,黃牡丹逐漸被其代替。日本東京大學的著名植物學家原寬(Hara Hiroshi)從20世紀60年代開始每年定期帶著學生一起在東喜馬拉雅地區考察,并出版了一些植物記錄。雖然原寬本人已經過世,但是日本人在這一地區考察的傳統一直在延續。

直到現在,英國的植物學家依然在泛喜馬拉雅區域活躍著,前些年出版了《不丹植物志》后,現在英國人又投入精力做《尼泊爾植物志》。由英國愛丁堡皇家植物園牽頭做的《尼泊爾植物志》1997年開始啟動項目,但到目前只出了一本。

生態脆弱的泛喜馬拉雅地區 

洪德元院士說,自然環境對于一個國家來講至關重要。現在自然災害頻發,除了氣候本身的原因之外,森林的亂砍濫伐是重要原因之一。大自然養育了人類,我們的衣食住行都離不開它。如今我們都開車,而輪胎制造就離不開大自然里的橡膠樹。雜交水稻那么有名,三系配套的理論也早就成形,但是想要獲得成功卻一樣離不開大自然的恩賜。所謂三系配套指的是雄性不育系、恢復系和保持系,缺一個都不行。袁隆平的助手李必湖當年是在海南的一個水溝里偶然找到了適合的遠緣多年生野生雄性不育系水稻,后來依靠它才成功做成了雜交水稻。保護原始森林就是要保護生物的多樣性,在考察中我們發現,泛喜馬拉雅地區的生態環境脆弱,面臨危機。好多樹木一旦砍伐,林下的植物就無法生存了,林木毀壞又導致了水土流失,繼而引發泥石流。砍伐樹林是對整個生態系統的毀損。

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洪德元,中國科學院院士,第三世界科學院院士。    

喜馬拉雅地區的生物資源正以前所未有的速度退變和消失。其主要原因就是大規模的森林采伐、塌方滑坡、刀耕火種、泥石流、野生動植物的過度采集等,尤其是不斷增長的人口對生物資源和生態系統產生了巨大壓力。在這個背景下,對生態環境的保護,對自然資源的合理利用,是人心所向。洪德元院士說:“可以說,我們把這一塊的植物調查清楚,確定瀕危物種、摸清可利用資源是一件對區域內所有國家都有益的事情,因此也得到了廣泛的支持。”泛喜馬拉雅地區是一個重要通道,也是一個自然的地理單元,又有很大的特色。這里是世界屋脊、世界的第三極,同時也是亞洲的水塔。長江、黃河、恒河、印度河、怒江、金沙江、湄公河都發源于這里,而這些河流養育了世界上三分之一的人口。這個地區的生態安全關系到周邊的所有國家的未來。為了完成這樣一個宏大的植物志項目,我們需要發揮合力。特別是,野外考察耗時費力,我們的國際合作體現在方方面面。

首先,我們與許多發達國家的研究人員一同組建了團隊。我們吸納了英國、日本、美國、瑞士、俄羅斯、奧地利、捷克等14個國家的研究人員。這些人都是專攻不同植物類群的專家,許多國家的植物志編撰都會邀請他們參與。其次,我們在泛喜馬拉雅地區活動,與當地國家的科研人員也有深入的合作,得到了相關國家的政府支持。當地政府希望我們的植物志項目能夠幫助他們培養一些研究人員,同時提高當地的研究水平和設施環境。國際合作的好處是可以整合資源,協同發展。畢竟對這么大區域的植物資源進行摸底是一個宏大議題,需要多年持續的投入,需要共享技術、資金和人才,而這正是“一帶一路”給周邊國家帶來的實惠。

從林奈到分子生物學 

洪德元院士介紹說,他是我國改革開放之后第一批派往西方的訪問學者,在瑞典學習工作過2年。而植物學研究領域的先驅林奈就是瑞典人。林奈1753年發表的《植物種志》奠定了植物學里意義重大的雙名法。自此,世界上不同民族、不同語言、不同文化的人們終于在植物方面可以溝通交流了。由于歷史的局限性,林奈最初的想法是記載世界上所有的物種。他認為,世界上的物種應當都是上帝創造的,是不變的。雖然通過采集和觀察,他發現大自然中的植物是有變異的,但他認為變異是由于土壤和水分的不同造成的。這種觀念直到達爾文才得到了顛覆。

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▲卡爾·馮·林奈(Carl von Linné)

林奈(1707年5月23日-1778年1月10日),瑞典植物學家、動物學家和醫生。他奠定了現代生物學命名法二名法的基礎,是現代生物分類學之父。

1859年,達爾文發表《物種起源》,講的是物種進化,有一個從簡單到復雜的路徑。這就完全推翻了上帝創造萬物的觀念。而這個全新的觀念也改變了植物學家的分析和研究方向。對于植物研究來說,分析植物的形態并進行分類就有了不同的意義,通過分析藻類、苔蘚、裸子植物、被子植物形態,我們再去尋找植物的進化路徑和親緣關系。在林奈之后,這是一次重要的思想飛躍。

后來,分子生物學的興起讓植物學研究再上一個臺階。分子生物學是對生物在分子層次上的研究。這是一門生物學和化學之間跨學科的研究,其研究領域涵蓋了遺傳學、生物化學和生物物理學等學科,主要分析DNA、RNA和蛋白質生物合成之間的關系,了解它們之間的相互作用是如何被調控的。洪德元院士說,在植物學研究方面,利用分子生物學的手段,研究蛋白質的變化,分析血清,檢測DNA的分子序列甚至基因組的完全測序是當今植物學研究的重要革新。原來分析形態的方法有較多的局限性,而分子生物學的證據,具有充分的說服力。

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《泛喜馬拉雅植物志》通過新一輪的野外考察、收集樣本、標本鑒定對已知物種分類進行再修訂,整理,再利用最新的分子生物學技術對DNA信息進行整合,一方面相當于是對以往植物物種的基本數據進行修訂,另一方面也進行了信息更全面的整理。編纂植物志是植物分類學的基本任務之一,對開發國家資源和發展相關學科意義重大。此次編纂不是以行政而是以自然地理為區劃,因而在學術上更具科學性和參考價值。

延伸閱讀 

泛喜馬拉雅地區包括喜馬拉雅山、橫斷山、喀拉昆侖山和興都-庫什山一部分,橫亙于中國、巴基斯坦、印度、尼泊爾、不丹、緬甸、阿富汗,是地球上環境、氣候最復雜多樣的地區,被稱為“地球第三極”“亞洲水塔”和“世界屋脊”。該地區有3個保護國際(IUCN)確定的生物多樣性熱點地區,估計有蕨類和種子植物2萬余種,其中的東喜馬拉雅和橫斷山地區物種最為豐富。該區南端與東南亞熱帶北緣相鄰接,北部及西北部向青藏高原高寒地帶過渡。區內的橫斷山區擁有南北走向的金沙江、瀾滄江、怒江及其支流峽谷,便于南北植物的交流,并且形成了河谷至高山的較為齊全的垂直帶,西南季風及東南季風的雙重影響為植物物種的生存,繁衍和分化提供了優厚的自然條件,加上地質歷史事件,使該區域幾乎擁有了北半球的各類植物區系成分。該區特殊的地理位置及復雜多樣的生態環境造就了一個“世人關注”的植物區系分化中心,因此該區是開展生物多樣性和進化生物學研究的理想地區。

參考資料

【1】光明日報地球屋脊上的“秘密花園”——洪德元院士解讀泛喜馬拉雅植物密碼


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