版权归原作者所有,如有侵权,请联系我们

植物界“活化石”银缕梅,是如何扎根传承的?

中国科普博览
原创
中国科协、中科院携手“互联网+科普”平台,深耕科普内容创作
收藏

出品:科普中国

作者:秦亚龙(江苏省中国科学院植物研究所·南京中山植物园)

监制:中国科普博览

图1:银缕梅

(图片来源:作者提供)

秋天与冷空气一起走来,为湖边的乌桕画上了彩妆,给古老的银杏披上金黄,在漫山红叶尚未斑斓之时,我们今天的文章主角——银缕梅已悄然变色,金黄的、火红的叶片,映着秋日温暖的落日余晖,如油画般动人。

那么,什么是银缕梅呢?

图2-4:银缕梅(叶)

(图片来源:作者提供)

“万古第一梅”——银缕梅

银缕梅Parrotia subaequalis (H. T. Chang) R. M. Hao & H. T. Wei,金缕梅科Hamamelidaceae波斯铁木属Parrotia落叶小乔木,古老的孑遗物种,也是来自6700万年前恐龙灭绝时代的活化石植物。银缕梅花朵银丝缕缕,树皮光滑而斑驳,秋季叶色五彩缤纷,是集园林观赏、高档用材和药用价值多种功能于一体的优良树种。

图5:银缕梅(树皮)

(图片来源:作者提供)

银缕梅和银杏、水杉和珙桐一样,是我国特有的珍稀濒危保护植物,被国际自然保护联盟(IUCN)认定为极度濒危物种,同时也被认定为我国首批重点保护的极小种群野生植物。

图6:银缕梅(果枝)

(图片来源:作者提供)

图7:银缕梅(炸裂的果实)

(图片来源:作者提供)

银缕梅主要分布在江苏、浙江、安徽和河南等地,在民间有“万古第一梅”和“恐龙赏过的梅”之称。银缕梅早春开花,先花而后叶,是珍贵的“春可赏花、秋可赏叶”树种。除此之外,银缕梅秋季果实成熟时,会猛然炸裂,将里边的种子弹射而出,实现种子的传播,颇为有趣。

那么,银缕梅名字是怎么由来的呢?首先银缕梅属于金缕梅科植物,银缕梅所开的花无梗。而我们早春时节赏的梅花也是贴着枝条生长的,这点银缕梅和梅一致。同时,银缕梅开花时节,花丝由淡绿色逐步变白,初开时直立,待花朵盛开后呈下垂状,缕缕白色的花丝随风飘荡,和银缕梅的名字相得益彰。

图8:银缕梅(初花期)

(图片来源:作者提供)

图9:银缕梅(盛花期)

(图片来源:作者提供)

银缕梅树上的病虫害较多,有时在树干和枝干上会有害虫寄生,受危害的韧皮部则会逐渐形成木质化的虫瘿,形似葫芦或木鱼,据说干燥后敲击还会发出清脆的响声。因此,民间也称银缕梅为“葫芦树”和“木鱼树”。

图10:银缕梅(花)

(图片来源:作者提供)

保护“奇花”银缕梅,我们在行动

银缕梅花的奇特,不仅在于没有花瓣,还在于它的花也分雌雄。研究发现,银缕梅植株上的花朵大部分是雌雄同花,只有很少一部分是单雄花。即使是雌雄同花的花朵,它的雌花也藏在花底很难被发现。所以,我们常常只看到银缕梅红艳的雄花花药,并没有看到雌花。

图11:银缕梅(雄蕊尚未脱落)

(图片来源:作者提供)

图12:银缕梅(雄蕊全部脱落)

(图片来源:作者提供)

有人说银缕梅雌雄异株,实则是雌雄同株的。更为特别的是,银缕梅的花雌雄异熟,它的雄花成熟约一周后,雌花才逐渐成熟,此时雄花的花粉已将散尽,加之野生银缕梅群落极小,且开花分大小年,有时要隔两三年才会大量开花。因此,自然状态下银缕梅很难完成授粉,加之种群间地理隔离,缺乏基因交流,这可能也是它濒危的主要原因之一。

党的十八大以来,我国开展多种举措共同守护绿水青山,促进人与自然和谐共生。2021年10月,在《生物多样性公约》第十五次缔约方大会(COP15)领导人峰会上,全球代表齐聚昆明,共商生物多样性保护。在今年的二十大报告中也明确指出:要实施生物多样性保护重大工程。

图13:南京中山植物园航拍

(图片来源:作者提供)

南京中山植物园自上世纪30年代开始,先后开展了银缕梅的发现、命名、引种保育、原生境回归和保护性开发利用等工作,目前已建立了高效快繁和标准化育苗体系,繁育不同规格的银缕梅种苗近50万株,并在省内外广泛开展适应性栽培实验,同时在当地开展了回归引种,扩大了银缕梅野生种群数量,使得这一极度濒危物种得到有效的保护和利用,成为我国珍稀濒危植物保护的经典案例之一。

目前,南京中山植物园迁地和就地保存植物10000余种(含品种),其中包括国家重点保护野生植物名录Ⅱ级以上198种,华东地区珍稀濒危和特有植物等1500种,在生物多样性保护进程中,发挥重要的作用。

战乱中,尘封二十年的“倩影”

图14:银缕梅模式标本(1935年)

(图片来源:作者提供)

这是一份珍藏于南京中山植物园标本馆(NAS)的一份银缕梅模式标本,卡纸上满是岁月的痕迹,并贴有多位植物学家的鉴定标签,可见这份标本背后蕴含的曲折故事。

1935年9月,南京中山植物园的植物学家沈隽赴江苏宜兴进行植物标本采集和引种时,在宜兴铜官山芙蓉寺对面山上的石灰岩山地树林中,碰到一株从未见过的植物,它的树皮光滑而斑驳,枝条上挂满果实。晚上在煤油灯下制作标本时,沈隽记录这份标本果实簇生、顶端有两个角,叶片倒卵圆形且无毛,形似金缕梅但又不同。采集工作完成之后,沈隽将这份标本带回植物园存放于标本室。

还未等到对这份标本进行深入研究,1937年7月抗日战争全面爆发,南京所有的生物研究资料和标本都岌岌可危。危难之时,1937年11月我园年轻的科研人员单人骅毫不犹豫地做出选择,他挥别了怀孕的妻子和两岁的孩子,担负起护送3辆卡车、数以十万计的标本与研究资料西迁重任,沈隽所采的标本,也在此运送之列。

单人骅护送着这些标本,途径多个城市,并在沿途采集新的植物标本,一直西迁到重庆北碚,就此这份存疑的标本沉睡在标本柜中。

图15:银缕梅叶脉

(图片来源:作者提供)

1940年,中国植物学奠基人胡先啸先生发表文章,记载山东三旺地区发现的一种植物化石(山东山旺第三纪150,152号化石),这种植物的左右两根侧脉很特别,一根与主脉在基部合并,另一根不合并,该化石植物被胡老归为Forthergilla属。后来,单人骅教授和他的学生邓懋彬说:“这个植物化石可能还尚存活植物。”

1946年,单位回迁到上海时,这些标本也一同搬至上海,后又运至南京园保存。这份未来得及鉴定的标本,尘封了近20年。

跨越了大半个世纪,终于确定你的名字

直到1954年,已成为著名植物学家的单人骅教授在整理标本时发现了这份采集号为“沈隽958”的标本,认为此树种是金缕梅科中的一员,形态上与日本的金缕梅相似,但还缺乏花枝标本,难以定论,就暂定日本金缕梅(Hamamelis japonica Siebold & Zucc.)。

图16:金缕梅(花)

(图片来源:作者提供)

1959年,中山大学的金缕梅科植物研究专家张宏达先生听说了这份罕见的标本,从广州赶到南京去观察研究。根据形态特征,他确定这是金缕梅科未被发表过的新物种,这份“沈隽958”标本也被指定为模式标本,定名为小叶金缕梅(Hamamelis subaequalis Hung T.Chang),于1960年发表于《中山大学学报》上,并于1979年载入《中国植物志》第35卷。

1987年,南京中山植物园邓懋彬研究员等人在编写《中国植物红皮书——稀有濒危植物》时,为了弄清楚小叶金缕梅的确切植株状况,邓懋彬带着昔日恩师单人骅的嘱托,和魏宏图研究员一起,循着沈隽先生当年野外记录采集标本记录,重新回到宜兴西南的山地寻找,最终在宜兴善卷洞附近找到了斑驳得如同经历过半个世纪的树皮,这正是他一直寻找的“只见过果实未见过花”的小叶金缕梅,共有7株,但是依然没有看到花。

他们连续到宜兴三卷洞跟踪记录,始终没有看到它开花,直到蹲守5年后的1991年3月,终于在当地看到这种植物开花了。他们对采到了开花标本进行细致的研究,发现这种植物开花时没有花瓣,和金缕梅差异极大。

图17:邓懋彬采集并引证的银缕梅标本(1991年)

(图片来源:作者提供)

1992年,他们带着几株发现地引种的2-3年生幼苗返回南京,种植在南京中山植物园标本馆东北侧。邓懋彬与魏宏图、王希蕖两名研究员对采集样本进行深入调研,并前后联系多名国内外植物学家邮寄相似植物样本进行比对研究,最终成功根据采集到的有花标本在《植物分类学报》上发表了论文《银缕梅属——中国金缕梅科一新属》。

在这篇论文中,对这种植物以一个新属的形式进行了正式发表,并将其命名为金缕梅科银缕梅属的银缕梅,学名定为 Shaniodendron subaequale (Hung T. Chang) M.B. Deng, H.T. Wei & X.Q. Wang。其中,拉丁属名 Shaniodendron是根据单人骅先生的中文发音拟合的,以示对一生从事植物分类学研究的单人骅研究员的敬意和怀念,因此银缕梅也称“单氏木”。此时,距离银缕梅第一份标本的采集已经过去了近60年。

图18:邓懋彬当年引种到南京中山植物园的银缕梅

(图片来源:作者提供)

在发表过程中,邓老等人还查阅了胡先骕先生1940年发表文章提及的化石记录时,发现化石叶的形态与采集的银缕梅标本叶片完全吻合,指出化石应从Forthergilla属归为Shaniodendron属,古老的化石加之鲜活的植物,足以证明银缕梅是孑遗的“活化石”植物,曾经分布更为广泛,现以孤岛式极小居群分布。

1998年,当时南京中山植物园的郝日明和魏宏图研究员对比世界金缕梅科植物,通过对银缕梅标本进行形态学观察,认为银缕梅与分布于伊朗里海南岸的伊朗银缕梅(现更名波斯铁木Parrotia persica C.A.Mey.,金缕梅科Hamamelidaceae波斯铁木属Parrotia)具有最为密切的亲缘关系,两者呈典型的东亚-西亚间断分布,建议将银缕梅归入Parrotia属,并建议Parrotia属仍用银缕梅属这一名称,并在《植物分类学报》上将银缕梅学名订正为小叶银缕梅Parrotia subaequalis (H. T. Chang) R.M. Hao & H.T. Wei。

2008年,李建华和Tredici从分子方面研究表明,金缕梅科下面的金缕梅属相较于其它无花瓣属更为原始,推测它们的传播是由虫媒向风媒在演化,得出银缕梅与波斯银缕梅亲缘关系更近,这也支持郝日明等将银缕梅归为Parrotia属,并推测两个种在750±380万年前出现分化形成东亚-西亚的断裂式分布格局,大约是在喜马拉雅山脉随地壳运动隆起之时。

金缕梅科下的波斯铁木属、水丝梨属、蚊母树属和白缕梅属,虽都属于无花瓣类群,但它们却有所不同。如白缕梅属的白缕梅,远看花朵有着白色的花瓣,中间围着一团黄绿色花药,实际上这是它的花苞片,并不是真正的花瓣,可以吸引昆虫前来传粉。而波斯铁木属、水丝梨属和蚊母树属虽没有花瓣,却都有大量鲜红的花药,在风媒传播的同时,也会吸引部分昆虫前来授粉。

图19:金缕梅属间型金缕梅

(图片来源:作者提供)

图20:水丝梨属水丝梨

(图片来源:作者提供)

图21:蚊母树属蚊母树

(图片来源:作者提供)

多年来,南京中山植物园也在不断开展银缕梅相关研究,近期标本馆团队也在银缕梅生殖生物学等方面取得研究进展。从上世纪30年代第一次相遇,到一波三折的命名史,银缕梅的保育工作也在代代传承。

图22:银缕梅繁殖基地

(图片来源:作者提供)

结语

在植物进化的历史长河中,金缕梅科植物处于非常重要的地位,是研究被子植物起源和分化的重要类群。银缕梅的发现和保育,使得中国成为世界上唯一具备金缕梅科所有亚科和族的地区,为古生物学、古地理学、古气候学等领域的研究,提供了珍贵的活体材料和重要证据,有着重要的科学研究意义。

相信植物学家们定会不断挖掘银缕梅的综合价值,引导公众认识银缕梅、保护银缕梅,共同参与珍稀濒危植物保护,实现人与自然和谐共生。

编辑:孙晨宇

参考文献:

CHIANEY R W, Hu H H. A Miocene flora from Shantung Province[J]. China. Publ. Carnegie Inst. Washington, 1940, 507.

Li J, Tredici P D. The Chinese Parrotia: a sibling species of the Persian Parrotia[J]. Arnoldia, 2008, 66(1): 2-9.

内容资源由项目单位提供