浙江莒溪自然保护区苔藓植物物种多样性研究
摘要:苔藓植物作为最原始的高等植物,是植物界中的一个重要门类,是植物从水生向陆生过渡的关键类群与重要门类,在维系水土流失、促进生态系统物质循环与能量流动、维护生物多样性以及维持生物多样性在自然森林景观中的演替等方面发挥着重要功能,是构成自然界与人类社会生态系统重要部分之一。而苔藓植物物种多样性的研究是我们进一步拓展苔藓植物生态学、分子生物学、遗传学、繁殖生物学等研究领域的基础。在浙江地区,苔藓植物的区系调查主要集中在浙西北和浙西南地区,而对浙江南部地区的调查相对薄弱。定性并定量地研究一个地区苔藓植物物种多样性以及区系的构成,能够有效地为推进苔藓植物自然生态多样性研究及保护工作提供新的自然生态数据信息和科学依据。
关键词:苔藓植物;浙江;物种多样性
- 文献综述
前沿
苔藓植物作为最为原始的高等植物,包括苔纲(Liverworts)、藓纲(Mosses)和角苔纲(Hornworts),其进化水平介于藻类(Algae)和蕨类(Ferns)之间,是最为原始的高等植物,无维管组织,无真正的根茎叶分化(叶为“拟叶体”,茎为“拟茎体”,根为“假根”),是植物从水生向陆生过渡的关键类群与重要门类,全世界大约有23,000种,在整个植物界的系统和演化中占有重要而特殊的地位(Bisang et al., 2014; Budke et al., 2018)。在生物种类上,苔藓植物物种数介于种子植物与蕨类植物之间,仅次于种子植物且比蕨类植物多出约1倍;在其分布上,从两极至赤道,世界各处几乎都有其分布。
苔藓植物作为自然界重要的拓荒者之一(起源于约4.5亿年前的奥陶纪,比被子植物起源早了约2.5亿年;被子植物起源大约在2亿年前的三叠纪; Delwiche amp; Cooper, 2015; Li et al., 2019),许多属种具有特殊的生理生态机制来适应多变的环境条件,比如耐旱藓类Tortula ruralis通过叶片卷曲来减少水分蒸发,其叶片毛状叶尖通过反射光照来减少阳光射入,同时防止过强辐射对植物本身造成伤害(Hamerlynck et al., 2000),表现出高度耐旱的能力;在低温环境下,苔藓植物(以模式植物小立碗藓Physcomitrella patens为例)能通过应激的相关基因表达水平的增加来适应寒冷胁迫(与维管植物不同,非ABA途径; Minami et al., 2005)。苔藓植物表现出比维管植物更强的适应能力,往往成为高环境压力下(如荒漠、冰缘、极地等极端环境)的重要植物成分,并表现出更为灵活的生存和繁殖对策(王中生等, 2003)。在对土壤结皮形成、防沙固沙、保持水土、涵养水源以及生态小环境的改善中都起着重要的生态学功能与作用(Pcs, 1982; Walton, 1993; Cao, 1994; Eldridge amp; Tozer, 1996; 吴玉环等, 2004),是自然界中不可或缺的重要一部分。
- 苔藓植物多样性研究的必要性
植物作为生物多样性的核心组成部分,是人类及其他生物赖以生存的基础,也是社会经济可持续发展的重要基础资源。种类繁多、变异复杂、功能多样的植物携带着极其丰富的基因资源,蕴藏着难以估量的生态、经济、文化和科学价值,在维持生态平衡和改善人类生活质量中起着不可替代的作用,对于保障人类社会的可持续发展具有非常重要的意义。而保护生物多样性成为当今社会瞩目的重大环境问题之一。保护生物多样性是实现社会持续发展的基础,研究生物多样性,即研究生物多样性的组成、分布、结构和功能,了解基因、物种和生态系统的作用和功能,阐明原生性生态系统及其演替系列之间复杂的关系,为持续发展提供依据(张金屯,1999)。
全球大约有30万种高等植物,中国有3万多种,是世界上植物种类最丰富的国家之一。全球植物多样性最高的区域都是发展中国家,植物资源本底尚未调查清楚。由于缺乏全面可靠的基础本底数据支持,许多保护工作无法有效实施和取得预期成效,反映生物多样性从过去到现在的各种状态及其变化的许多指标无法量化评估。因此,切实推动植物资源基础本底调查和监测,才能以有效推动保护工作并评估其成效,最终保障各种目标的实现。
苔藓植物由于没有分化出真正的根、茎和叶,苔藓植物本身具有不同含水量的特征、水和营养物质直接由苔藓植物体表吸收(Crites amp; Dale 1998; 汪庆等, 1999)。不同地区和不同环境气候条件下苔藓植物的物种丰富度和多样性特征差异较大。直接或间接影响苔藓植物多样性的有许多重要环境因素,如不同山体、海拔、栖息地、空气湿度、温度和土壤含水量,而不同地理区域的环境不同导致山体间苔藓植物物种多样性的差异性。而且由于苔藓植物体型微小,常常在各项调查中被忽视;或因其鉴定困难,许多地区在植被调查时直接放弃了对苔藓植物的调查工作,以及国内对苔藓植物研究的学者、专家较少,这让国内对苔藓植物资源本地的调查长期处于薄弱的状态。苔藓植物分类多样性研究是进一步拓展了生态学、分子生物学、遗传学、繁殖生物学等研究领域的基础,另一方面对于之前属志的修订和地方志的编写作进一步的补充。所以研究莒溪保护区内苔藓植物物种多样性以及区系分析势必对了解与保护该地区的生态系统结构以及物种资源多样性起到了基础奠定的作用。
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