五指山植物多样性调查

2022-01-11王国庆王华锋

生物进化 2021年4期

王国庆王华锋

五指山山腰远眺

2021年7月2日一早，筹备许久的五指山考察之行开始了。中科院北京植物所陈之端老师团队和海南大学王华锋老师团队对海南五指山国家级自然保护区（即海南热带雨林国家公园五指山分局所属地区）、五指山南圣自然保护站和五指山红峡谷文化旅游风景区的植物多样性情况进行了调查和取样。

王华锋老师

保护区概况

海南五指山国家级自然保护区覆盖海南岛中部以五指山顶峰为中心的广大山区。其地理坐标为东经109°32′03″—109°43′19″，北纬18°48′59″—18°59′07″,保护区的火成岩基底形成于距今1.4至1.7亿年之前。主峰海拔1867米，素有“海南屋脊”之称。1985年，此地建立省级保护区，并于2003年由国务院批准晋升为国家级自然保护区。五指山属热带雨林气候，这里年均气温20摄氏度；冬无严寒，夏无酷暑，素有“翡翠城”、“天然空调”和“天然氧吧”之称。该区的森林具有典型的热带雨林特征，是中国的热带地区中面积最大的热带原始森林之一。它位于中国热带森林分布区的最南部，也在世界热带森林分布的北缘，具有森林组成种类复杂、群落结构发育良好、层间植物丰富的特征。保护区动植物种类中表现为珍稀物种多、海南特有种或特有亚种多的明显特点，对保护物种多样性有重要意义。

区内森林资源丰富，植物种类繁多。保护区维管植物中有国家重点保护物种一级3种（全部为种子植物，包括苏铁科的台湾苏铁、三尖杉科的海南粗榧和龙脑香科的坡垒）、二级36种（其中种子植物29种、蕨类植物7种），另有省级保护植物14种。五指山的自然资源和森林生态系统特征都表明，五指山保护区是海南岛重要的森林生态系统类型的保护区，同时还担负着保护大型食肉目动物及其栖息地的重任。

五指山国家雨林公园入口石刻

考察途中

考察工作并不轻松，但大家保持着饱满的精神状态，向往这片古树参天、藤萝密布、奇花异草随处可见的热带原始森林。远眺五指山，见它巍然挺立，山顶五个小山峰为西南—东北走向，成一字形排列，高低不一宛如人的五指。这也是它“五指山”一名的由来。简单休整后，我们带上装备，伴着阵阵鸟鸣，踏着蜿蜒小道，走进了五指山。

植物研究者的天堂

初入五指山，大家便发现这里是植物研究者的天堂。繁茂的森林中，植物随着海拔的升高，呈垂直分布，大致可划分为热带低地雨林（海拔700～1000m）、热带山地雨林（海拔1000～1400m）、热带亚高山矮林（海拔1400～1700m）、热带山顶灌丛（海拔1700～1867m）这4个原生植被类型。如此丰富的多样性依赖的是五指山良好的水热条件。五指山地区的雨量和湿度都是全岛之最，云雾也为全岛最多，年平均雨量基本上在2000～3000mm之间，年平均相对湿度在84%～86%之间，云雾天也达全年的55%，月平均气温为22.5℃。为什么如此优良的环境条件下植物却呈垂直分布呢？我们把主要原因归结为两点：其一，五指山的降水量在不同海拔高度上有明显的变化，最大降水带位于700～1000m之间；其二，五指山的气温垂直逆减率约为0.7℃/100m，表现出明显的气温垂直变化。

那么不难猜出，生物多样性最丰富和热带雨林形态特征最显著的，就是位于海拔700～1000m的热带低地雨林。在热带低地雨林中，季相变化不明显，植物群落呈深绿色，树冠连接紧密，板根现象普遍，附生植物发达，常见绞杀现象。这里的植物种类丰富，主要优势种为龙脑香科的青梅、梧桐科的蝴蝶树和罗汉松科的鸡毛松，占种数比例较大的科有桃金娘科、樟科、茜草科和山矾科等。由于五指山的山地雨林海拔较高、温度较低，因而森林群落的植物区系成分稍异于低地雨林的森林植物区系成分。组成山地雨林的热带植物区系成分相对减少，亚热带植物区系成分则渐次增加。五指山热带低地雨林（主要生长在年平均温度24℃以上或最冷月平均温度18℃以上的热带潮湿低地带的具有独特外貌和结构特征的热带雨林）主要由罗汉松科的陆均松和鸡毛松、壳斗科的红椆和竹叶青冈等占优势，占立木种数比例较大的科有山毛榉科、樟科、木兰科和山茶科等。

五指山热带低地雨林

五指山的热带亚高山矮林位于海拔1400～1700m之间，是海南分布最高的森林植被之一，林木矮小，植物种类较少，森林结构简单，植被类型以亚热带植物种类为主，主要有硬壳柯、厚皮香等乔木和大头茶、华南杜鹃、海南树参等灌木。而五指山的热带山顶灌丛则分布于海拔1700 m至山顶，由于长期受到大风的影响，树木矮小，以灌木为主，群落成分简单，主要有广东松、崖柿、南华杜鹃、鸭脚木和红脉南烛等。

热带低地雨林内的植物呈明显的分层分布：上层以高大乔木为主，中层则是灌木，底层以草本、苔藓、蕨类为主，各层之间又分布着多种多样的层间植物，如藤本植物和附、寄生植物，分别依附于各层次中直立的植物体上。形成这种分层分布的主要原因在于光线在热带雨林中的分布。光线在外层最强，由于植物遮挡，越往下走则光线越少。植物中既有喜光植物又有耐阴植物，因此，就会出现外层是喜光的高大乔木、最下面是耐阴的草本植物的分布现象。其间，隐藏着许多奇特生物现象，如附生植物、木质藤本植物、茎花、板根和绞杀等。这些虽然是极为普通的热带雨林形态特征，但在中国这个陆地热区面积极少的国家，对于大多数人来说却是闻所未闻的。

奇特的热带生态

一路上，我们看到很多附生植物。附生植物通常指那些生长在其他植物体(即宿主)上而不吸取其营养,生活史的全部或者部分时期生长在空气中而不与地面接触的自养植物（例如：地衣、苔藓、蕨类和一些藤本等）。它们是热带雨林中的重要组成成分,对于维持热带森林物种多样性及生态系统功能(如固碳、维持水分和养分循环)具有重要作用。不仅能有效截留降雨,而且对空气中悬浮的云、雾、水也具有明显的截留和吸收作用。

除此之外，我们还见到了茎花现象，又称“老茎生花”现象。它是指花和花序（包括花谢后形成的果实）直接在乔木树干上形成，花和果以花环状围绕乔木的树干的现象（常见的如波罗蜜、番木瓜和可可等）。一种现象的出现是自然选择的结果，而自然选择的主要动力就是生存斗争。“老茎生花”的原因是为了种群的生存繁衍。在热带雨林中，乔木可高达三四十米，而这些高大乔木需要通过昆虫传粉下才能繁衍后代。如果花开在树冠上，对于昆虫是极为不友好的。昆虫难以抵达，就会导致花朵不易经虫媒授粉。有些植物巧妙地将花朵开在老枝和树干上，这样，它们的花朵才更容易被昆虫发现和光顾，获得授粉的机会也更多。

我们还见到了很多板根。板根是热带木本植物所特有的板状不定根，是热带气候下的一种特殊生态现象。在热带雨林中，具有板根的树木十分普遍，如四数木、银叶树、榕树、红厚壳等都是比较常见的板根植物。其中的一些巨树的板根可达十多米高，延伸十多米宽，形成巨大的侧翼，甚为壮观。究其原因，高大上层乔木的巨大树冠，需要强有力的根系作为基础，否则树木便会头重脚轻站不稳。为了便于根系的呼吸和支撑高大的树冠，有些树木就选择用茎根部向四周延伸的方式来壮大自己，于是就形成了雨林中非常壮观的板根现象。

五指山热带低地雨林中分层分布的植物

除了茎花现象和板根，我们还发现了绞杀现象。一些种子会在鸟类的作用下传播到寄主植物上，生根发芽。它们的气生根缠绕在寄主枝干上，向下扎入土壤，与寄主植物争夺水分和营养物质。寄主植物则由于外部缠绕的根系压迫和营养物质的缺少而死亡。绞杀现象是植物之间生存斗争的结果，近乎于动物界的弱肉强食。在其中扮演“刽子手”角色的，多为桑科榕属的植物。

艰辛的考察之旅

每天几小时热带雨林的路程，是对意志的磨炼。在炙烈的太阳、湿热的空气和厚重的防护措施共同作用下，衣服早已湿透了不知多少遍，汗水如雨水般顺着脸颊流进领口，又沿着手臂滴下，落入土中。回首看去，这沿路的汗水便是我们成功的见证。这一路，见到那些不曾见过或不曾认识的植物（如春柏、虎皮兰、黄花鹤顶兰、沿阶草、蛇菰和猪肚木等）时的那份满足，在很大程度上鼓舞了我们继续前进，继续探索这片人迹罕至、遍布宝藏的土地。

团队合照

最令人记忆犹新的经历发生在南圣保护站。王华锋老师由于蚂蚁的叮咬起了过敏反应，浑身瘙痒难耐，身体也失去了前几日的力量，走上几步便汗流不止；视线开始模糊，注意力难以集中；伴随着巨大的消耗，肚子也开始不满地咕咕叫。他承受着身体和精神上的双重压力，坚持一整天，将南圣的样品采集完成，才前往水满乡的医院打针。这一站虽然艰难，但是坚持下来的收获是对团队成员莫大的鼓励。本次五指山考察，王老师团队共采集89种不同植物标本，有67种植物将用于后续研究，为后续科研工作提供了重要的材料基础。下面就为大家介绍一下这此调研所采集的部分有海南特色的野生植物吧。