植物学论文
摘 要： 依据2010年4月至2011年12月多学科综合考察的结果, 罗布泊野骆驼国家级自然保护区范围内共有种子植物28科76属130种, 属于典型的荒漠植物区系;区内种子植物属的区系成分较为多样, 其中北温带分布型比例最大, 占总属的27.6%, 其次为地中海区、西亚至中亚分布型占较大比重, 优势种由古老成分组成, 仅含1属的分布型共有5个 (中国特有分布、东亚分布、热带亚洲 (印度—马来西亚) 、旧世界热带分布、东亚和北美间断分布) 。保护区植物组成及区系特征也说明了保护区所处的特殊的自然地理位置、气候环境特点对该区植物地理分布的决定性影响。
关键词： 罗布泊野骆驼保护区; 区系特征; 植物组成;
Abstract： According to the results of the multi-disciplinary comprehensive inspection from april 2010 to December 2010, there are 28 families, 76 genera and 130 species of seed plants in the wild camel National Nature Reserve in Lop Nor, , which belong to typical desert flora. Seed plants of the genus flora composition varies, the biggest percentage of northern temperate type, accounting for 27. 6% of the total genera, followed by the Mediterranean region, west Asia and central Asia represents a significant proportion of distribution type, dominant species by ancient composition, distribution of the genus containing only 1 type of a total of five. The plant composition and floristic characteristics of the reserve also show that the special natural geographical position and climatic environment characteristics of the reserve have a decisive influence on the geographical distribution of plants in the area.
Keyword： composition of plant species; flora characteristic; Lop Nur wild camel nature reserve;
新疆罗布泊野骆驼国家级自然保护区 (以下简称保护区) 位于新疆东南部, 在天山和阿尔金山之间;气候炎热干燥, 降水极少, 蒸发强烈, 无常年地表径流形成, 只在局部山口地带和山地有较短的咸水泉流, 是目前世界上干燥度最高的干旱荒漠生态环境之一[1,2]。保护区是以保护野骆驼等珍稀野生动植物为主的荒漠类自然保护区, 总面积612×108m2, 地理坐标为东经89°00'~93°30', 北纬38°42'~42°25'[1]。保护区为亚洲中部干旱的中心, 是亚洲中部荒漠化最强, 植物种类最贫乏的地区, 不仅缺乏从邻近区域迁移大量植物的条件, 而且缺乏植物生存的良好生境。李红旭等在1996年的调查中发现保护区内植物区系由22科71属117种植物组成, 保护区植物优势种由古老成分组成[3];自1996年至今, 对野骆驼保护区植被的系统研究非常有限, 相关植被的调查多集中在库姆塔格沙漠区域[4-8]。而野骆驼保护区也经历了功能区及面积调整的变更。直到2010年保护区管理局组织实施的保护区综合科学考察, 再一次对保护区内植物组成及区系成分进行了综合系统性研究, 本文中所用数据多为2010年综合科学考察中调查所得, 在此进行汇总分析可为野骆驼保护区的植被保护提供基础数据和理论依据。
1、 保护区种子植物组成与区系的基本特征
1.1、 保护区种子植物组成
根据2010年保护区综合考察采集的标本, 并于2011年由兰州大学生命科学学院鉴定, 保护区共有种子植物28科76属130种, 其中裸子植物1科1属2种, 被子植物27科75属128种。被子植物中双子叶植物22科60属113种, 单子叶植物5科13属15种。被子植物占区域种子植物总数的98.5%, 在数量上占绝对优势。罗布泊野骆驼保护区植物种类组成如表1所示。
表1 罗布泊野骆驼保护区植物种类组成
由表1可知, 保护区内种子植物各科含属数大都比较少, 含6属以上的科仅有4个, 如藜科 (Chenopodiaceae) (16属) 、菊科 (Compositae) (11属) 、豆科 (Leguminosae) (9属) 、禾本科 (Gramineae) (8属) , 占总科数的14.3%, 共含44属, 占总属数的57.9%;而含1~5属的有24科, 占总科数的85.7%;含有32属, 占总属数的42.15%, 这些单属科和少属科在区系组成中占有重要地位。科内种的组成与科内属的组成相似, 含种数较多的科少, 含种数较少的科多, 含20种以上的科仅有2个, 占总科数的7.1%;占总种数的40%;含10~19种的科有2个, 占总科数的7.1%, 占总种数的19.2%;含2~9种的科有12个, 共41种, 占总科数的42.9%, 占总种数的31.5%;此外, 含1属1种的科高达12个科, 占总科数的42.9%;含1种的属有49属, 占总属数的64.5%, 由此也反映了当地自然条件的恶劣和物种的适生现象。
保护区共有种子植物130种, 新疆现有种子植物3 431种, 全国现有种子植物约26 400种[1,9]。从表1数据来看, 罗布泊现有植物种类约占新疆种子植物的3.79%, 占全国的0.49%。区内藜科 (Chenopodiaceae) 植物种数最多共32种, 占新疆该科植物种数的0.93%, 占中国该科植物种数的0.12%。单种属、单种科植物在保护区植物区系组成上占重要地位, 12个单属种植物在新疆该科植物种数中仅占0.36%, 在中国该科植物种数中几乎可忽略不记。由此均反映出该地区自然条件的特殊性与区系的过渡性, 多数属、种在此已成为其分布区的边缘地带。
1.2、 保护区种子植物区系的基本特征
根据野外标本采集和相关文献资料, 并依照吴征镒 (1991) 《中国种子植物属的分布区类型》[10], 将保护区种子植物的76个属归入12个分布类型 (见表2) 。吴征镒认为在植物区系的统计和分析中, “属”这一分类等级具有最高的利用价值, 一个属所包含的种常具有同一起源和相似的进化趋势, 所以从植物地理学的观点来看, 属能较准确地反映植物系统发育过程中的进化分化情况和地区性特性[10-12]。由表3可知, 保护区植物28科76属中最多的为北温带分布 (21属) , 占总属数的27.6%;地中海区、西亚至中亚地区分布 (19属) 占25.0%;世界分布 (13属) 占17.1%;中亚分布和旧世界温带分布 (7属) 均占9.2%;温带亚洲分布和泛热带分布 (2属) 均占2.7%;中国特有分布、东亚分布、热带亚洲 (印度—马来西亚) 、旧世界热带分布、东亚和北美间断分布 (1属) 均占1.3%。保护区植物具有以下几方面的区系特征。
表2 罗布泊野骆驼自然保护区种子植物属的分布类型
1.2.1、 温带分布占优势
温带分布属是指分布于欧、亚、北美洲温带地区的属, 由于海陆变迁和气候变化引起它们在分布类型上的差异[10,13]。其中北温带分布属、旧世界温带分布属在本区系中尤为重要, 包含了本区植被的绝大多数建群种, 在该区系中起着十分重要的作用。由表2可知, 该区域内温带分布类型 (5, 7, 8) 含属数最多, 分别为21、7、2, 占该地区总属数的39.5%, 表明温带成分是该区系组成中的优势成分。在各种温带分布类型中, 又以北温带分布类型最多, 共21属, 占27.6%, 是温带分布型的主要代表型且多为本区的优势属, 是本区植物区系的重要组成部分, 这与王继和 (2008) 分析基本一致[4];旧世界温带分布类型7属, 占9.2%, 组成成分较为复杂, 包括不少干旱荒漠地区的优势种属和建群种属, 如柽柳属;温带亚洲分布类型只有2属, 占2.6%。
1.2.2、 地中海区、西亚至中亚地区分布及中亚分布占有一定比例
按吴征镒植物地理成分划分方案, 地中海、西亚至中亚分布和中亚分布是古地中海成分的2种类型[10,11]。由表2可知, 在研究区域这2个分布类型共有26属, 占本区总属数的34.2%。其中地中海区、西亚至中亚地区分布共19属, 是本区仅次于北温带分布的第二大分布型。该分布区与温带分布类型都是以草本植物为主, 较少木本植物, 在木本植物中也仅有半灌木、小灌木, 而无乔木, 在区系上不仅显示出温带区系的一般特征, 而且也兼有地中海和中亚区系的区系特征。
1.2.3、 单属分布区类型占有重要位置
由表2可知, 中国特有分布、东亚分布、热带亚洲 (印度—马来西亚) 、旧世界热带分布、东亚和北美间断分布均为仅含1属的分布区类型, 分别为菊科紊蒿属 (Elachanthemum) 、马鞭草科莸属 (Caryopteris) 、菊科苦荬莱属 (Ixeris Cass.) 、百合科天门冬属 (Asparagus Linn.) 、夹竹桃科罗布麻属 (Apocynum) 。由此表明这些属在本区没有得到良好的发育, 同时也说明保护区所处的特殊的自然地理位置、气候特点及其所形成的典型的荒漠植物特征。
1.2.4、 古老成分占有显着地位
从该区域植物区系组成上可以看出, 该区植物大部分为起源较早且充分适应环境, 在恶劣生境中生存下来的种类。从种的成分分析可以看出, 这一成分组成了该地区群落的优势植物, 如紫翅猪毛菜 (Salsolaaffinis) 、无叶假木贼 (Anabasis aphylla) 、盐爪爪 (Kalidiumfoliatum (Pall.) Moq.) 等均发生于第三纪;沙拐枣 (Calligonummongolicum) 、琵琶柴 (Reaumuriasongonica (Pal L) Maxim.) 等发生于中新世;麻黄 (Ephedra sinica Stapf) 在渐新世已普遍发现它的花粉化石, 属老第三纪亚热带常绿植被干旱变形后的残遗成分;柽柳 (Tamarixchinensis Lour.) 起源于第三纪包括亚洲中部在内的“古地中海”沿岸地区;白刺 (N.tangutorum) 发生于亚洲中部, 见于上白垩纪和老第三纪[3-6]。这些古老的种类在该区域作为优势种、建群种和主要伴生植物出现, 由这类植物组成的荒漠植物具有明显的古老成分, 这充分证明各区域内植物区系的古老性。
1.2.5、 野骆驼采食植物以地中海、西亚至中亚成分占优势
根据张莉等1996年对野骆驼食性分析得知, 在罗布泊野骆驼保护区内野骆驼优先选择的食物种类具有一定的共同性, 其首选的食用植物为芦苇、白刺、泡泡刺、沙拐枣、驼骆刺及多汁木本盐柴类植物[14]。其中芦苇为世界分布, 白刺、泡泡刺、沙拐枣、驼骆刺均为地中海、西亚至中亚分布。这充分说明野骆驼采食植物为保护区内分布最多的世界分布及地中海、西亚至中亚分布, 并且以地中海、西亚至中亚成分为主。这也说明野骆驼对各取食生境中生长的植物性食物种类做出选择, 同环境中植物的相对丰富程度密切相关, 这与1996年张莉等的研究相一致。
2、 保护区极旱荒漠植物资源
极端干旱的气候和贫瘠多盐碱的土壤造成了植物种类的贫乏, 但这里仍有一些适应其严酷环境的珍贵植物资源, 这些植物不但为生活在其中的动物提供了丰富的食物, 而且也是人类宝贵的生物资源。保护区内12个单属种植物中有5个为典型药用植物, 3个有特殊经济用植物, 其余均可作为饲用植物 (见表3) 。罗布泊蕴含的独特而丰富的荒漠植物资源, 具有独特的抗干旱、抗风沙、耐盐碱基因, 为人类在作物遗传研究中发挥着重要作用。这些植物资源按其经济用途可划分为三类, 包括药用植物、饲用植物、经济用植物。
表3 罗布泊野骆驼自然保护区单属种植物资源表
2.1、 药用植物
药用植物资源是祖国医药伟大宝库的一个重要组成部分, 一定的环境胁迫能促进植物体内次生代谢, 次生代谢产物在植物抗旱机制中发挥着重要作用, 同时也是中药材发挥临床疗效的物质基础[15]。由于保护区所处的特殊地理位置, 极端干旱的气候条件, 使得药用植物有着其独特的一面。根据野外标本采集和相关文献资料, 可作为中药材使用的有近20种, 如锁阳 (Cynomoriumsongaricum Rupr.) 、肉苁蓉 (Cistanchedeserticola Ma) 、罗布麻 (A.venetum L.) 、麻黄 (Ephedra sinica Stapf) 、胀果甘草 (Glycyrrhizainflata Batalin) 、紫翅猪毛菜 (Salsolaaffinis) 、细枝岩黄芪 (Hedysarumscoparium Fisch.et Mey.) 、柽柳 (Tamarixchinensis Lour.) 、琵琶柴 (Reaumuriasongonica (Pal L) Maxim.) 、大麻 (Cannabis sativa Linn.) 、尖果沙枣 (Elaeagnusoxcarpa) 、黑果枸杞 (Lyciumruthenicum) 等[15-17]。
2.2、 饲用植物
保护区除少数植物种类外, 其余大部分均作为牧草, 成为保护区261种脊椎动物中食草动物的饲料, 特别是保护区阿尔金山北麓一带生长的藜科如:盐生假木贼、盐生草、盐节木等;禾本科如大赖草、沙生针茅、芦苇等;豆科如:骆驼刺、铃铛刺、紫花苜蓿等科的植物, 低矮粗壮、蛋白质含量极高, 营养丰富, 是盐地生优良牧草, 另外马鞭草科的蒙古莸其粗蛋白、粗脂肪远高于谷草及玉米秸, 也是较好的牧草, 仅在保护区南部区域有较少分布。
2.3、 经济用植物
保护区内还生长有许多植物既可作为牧草同时也是很好的经济用作物, 如琵琶柴是一种很好的牧草, 也是荒漠的先锋物种, 含有较高的蛋白质、粗脂肪和粗纤维, 同时也是防风固沙、改善沙化环境的典型植物, 另外, 马蔺、小香蒲、大叶白麻、小果白刺、芦苇等都是较好的经济用植物。裸果木是保护区内仅有的国家一级保护植物, 为古地中海区旱生植物区系成分, 对研究中国西北、内蒙古荒漠的发生、发展、气候的变化以及旱生植物区系成分的起源, 有较重要的科学价值;同时也是较好的固沙植物。
3、 讨论与结论
在这极端干旱的荒漠地区依然分布有为数不多的物种, 并具有独特的生物地理特征:
1) 特殊的自然条件为区域植物区系的产生、繁衍及分布状态的形成奠定了基础。罗布泊处于极端干旱的温带大陆性气候区, 因天山和昆仑山阻碍了湿热水汽的进入, 因此罗布泊南部的阿尔金山成为亚洲中部最干旱的山地。区内荒漠植物丰富, 共有种子植物28科76属130种。区域植物表现出典型荒漠植物区系特征, 在植物群落中以建群种或伴生种的形式表现出来, 如柽柳、盐生草、骆驼刺、泡泡刺、合头草、裸果木、盐穗木等, 都反映出其生存条件的干旱恶劣性。
2) 植物组成以单种科、属为主。单种属 (49属) 、单种科 (12科) 、单属科 (17科) 在组成上都明显大于60%, 可以看出, 它们都是当地自然条件下的适生类群, 对区域植被构成及植被的分布格局有很大影响, 是植物区系复杂性及物种多样性的主要来源, 由此也反映了该地区自然条件的特殊性和物种的适生现象。
3) 本植物区系温带性质明显, 具有一定古老性。该植物区系中以北温带分布和地中海区、西亚至中亚地区分布所占的比例最高, 是古老成分的主要来源;温带分布型的比例表明温带性质的许多属种在本区都能得到较好的发育;麻黄属、裸果木属等古老属的存在, 也表明了本植物区系的古老性, 同时这些古老孑遗种对本植物区系的起源及发生有一定提示作用。
4) 各地理成分的分布与区域气候环境条件关系密切。保护区属于典型荒漠生态系统, 极端干旱的环境严重限制了植物群落的发育, 区内植物主要为荒漠类型, 有抗风沙、耐盐碱的生理特点, 各科、属中只有那些生态幅度较宽, 适应能力强的才能在本区严酷环境中更好的生存。罗布泊野骆驼保护区极端干旱的特殊条件使该地区成为生长和保存这些植物的重要区域。
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