見(jiàn)證恐龍滅絕和大熊貓進(jìn)化的它,如今子孫遍布全球
見(jiàn)證恐龍滅絕和大熊貓進(jìn)化的它

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1億多年前的白堊紀(jì)早期,恐龍類(lèi)動(dòng)物幾乎主宰了陸地所有階層的生態(tài)位,晚白堊紀(jì)更是恐龍物種數(shù)量的巔峰時(shí)期。
水杉的祖先,正是誕生于中生代白堊紀(jì)及新生代。當(dāng)時(shí)地球氣候溫暖濕潤(rùn),在歐、 亞、北美三洲, 皆發(fā)現(xiàn)很多水杉化石。水杉屬植物以北極為中心廣泛分布于北半球各地。


水杉葉片及球果化石 圖源維基百科
恐龍大滅絕發(fā)生在約6500萬(wàn)年前,所有的非鳥(niǎo)恐龍、滄龍科、蛇頸龍目、翼龍目、菊石亞綱以及多種植物在這時(shí)集體滅絕,水杉逃過(guò)了這次劫難。
800萬(wàn)年前,大熊貓的祖先始熊貓從熊科動(dòng)物的共同祖先中獨(dú)立出來(lái),大熊貓開(kāi)始單獨(dú)演化,歷經(jīng)小種大熊貓、武陵山大熊貓、巴氏大熊貓,一直到現(xiàn)代大熊貓。

祿豐始熊貓復(fù)原圖?武漢自然博物館
考古證據(jù)顯示,大熊貓?jiān)跉v史上曾經(jīng)活動(dòng)在中國(guó)的西南、西北、華南、華中、華北甚至中國(guó)之外的緬甸,現(xiàn)代卻僅剩下四川、陜西、甘肅的部分區(qū)域,棲息范圍已經(jīng)大面積縮減,是典型的孑遺生物(詳見(jiàn)文末科普卡片)。

巴氏大熊貓骨架模型 ?武漢自然博物館
時(shí)間來(lái)到250多萬(wàn)年前至15000年前的第四紀(jì)大冰期,地球成為一個(gè)為冰雪所覆蓋的“冰球”。大熊貓?zhí)舆^(guò)了滅絕的命運(yùn),但包含水杉在內(nèi)的第三紀(jì)植被遭受“滅頂之災(zāi)”。
直到1941年之前,植物學(xué)界普遍認(rèn)為水杉早在200萬(wàn)年前就從地球上消失。要想了解古老的水杉,只能從化石中尋找它們沉睡的蹤影。
世界上似乎突然冒出了一只恐龍!
——耗時(shí)7年終于確定水杉的存在
1941年冬,中央大學(xué)森林系教授干(gan)鐸在去重慶的路上,途徑湖北利川謀道鎮(zhèn),看到一株高大的落葉喬木,似杉非杉,似松非松,感覺(jué)到很稀罕。由于是冬季無(wú)法采集到枝葉和果實(shí)標(biāo)本,只好作罷。于是便委托萬(wàn)縣農(nóng)校楊龍興代采。因歷史原因,楊于次年(1942)采集的標(biāo)本在傳遞過(guò)程中丟失。
1943年,當(dāng)時(shí)的中央林業(yè)實(shí)驗(yàn)所王戰(zhàn)在前往神農(nóng)架考察途中,楊龍興向他介紹了那棵樹(shù),于是王戰(zhàn)專(zhuān)程前往采集,得到有葉子有果實(shí)的標(biāo)本,并了解到當(dāng)?shù)厝朔Q(chēng)此樹(shù)為“水桫(suō)”(樹(shù)旁有一座小廟,橫匾上有“水桫廟”三個(gè)字),王戰(zhàn)認(rèn)為這種樹(shù)可能是一種未被記載的新種。但他沒(méi)有把握,只在標(biāo)本上寫(xiě)下了“水松”的名字。
1945年,標(biāo)本轉(zhuǎn)輾到原中央大學(xué)教授鄭萬(wàn)鈞手里,仍然無(wú)法命名,后來(lái)派學(xué)生1946年再去采集標(biāo)本,在此基礎(chǔ)上發(fā)表了“中國(guó)唯一的巨樹(shù)”,這是關(guān)于水杉的最早報(bào)道。由于當(dāng)時(shí)資料欠缺,鄭教授便把標(biāo)本郵寄到北平胡先骕教授,請(qǐng)他鑒定。兩人經(jīng)過(guò)反復(fù)研究鑒定,最后定名為“水杉”。
兩人于1948年聯(lián)名發(fā)表了《水杉新科及生存之水杉新種》的論文。至此,水杉被正式發(fā)現(xiàn)和科學(xué)命名!

水杉 ?湖北星斗山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局
水杉新種一經(jīng)發(fā)表,如平地驚雷,立刻引起國(guó)際上植物學(xué)界的轟動(dòng)!在我國(guó)未向世界宣布發(fā)現(xiàn)活水杉之前,古生物學(xué)界都認(rèn)為水杉早在200萬(wàn)年前就從地球上消失了。
宣布消失200萬(wàn)年的水杉又在地球上出現(xiàn)了,當(dāng)時(shí)美國(guó)新聞界認(rèn)為“世界上似乎突然冒出了一只恐龍!”。為了一睹該“神樹(shù)”的風(fēng)采,釋疑一系列科學(xué)問(wèn)題,全世界共有80多個(gè)國(guó)家地區(qū)的科學(xué)家紛紛前來(lái)考察、研究。

科考現(xiàn)場(chǎng) 圖源維基百科
得當(dāng)?shù)谋Wo(hù),讓它現(xiàn)在遍布全球
水杉,是承載兩千多萬(wàn)年以來(lái)地質(zhì)、氣候、生態(tài)等諸多自然因素變遷的親歷者;
是第三紀(jì)以來(lái)古老植物起源、分化、演替、發(fā)展的見(jiàn)證者;
是集特有、珍稀、瀕危、孑遺樹(shù)種于一身的活標(biāo)本、活檔案。

水杉之美
?湖北星斗山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局
歷經(jīng)千百萬(wàn)年來(lái)氣候變幻的嚴(yán)峻考驗(yàn)和物競(jìng)天擇、適者生存的艱苦磨難,曾經(jīng)盛極一時(shí),遍布北半球各地的水杉,僅僅幸存于中國(guó)武陵山系的局部地區(qū),包括湖北利川、重慶石柱、湖南龍山。

謀道水杉王(一號(hào)水杉)?冉建秀

小河水杉林 ?冉建秀
水杉是中國(guó)特有單種屬樹(shù)種,新中國(guó)成立以來(lái)中國(guó)十分重視水杉的保護(hù):
1973年,在水杉原生古樹(shù)分布較為集中的利川縣設(shè)立利川水杉母樹(shù)管理站,專(zhuān)門(mén)從事古水杉的保護(hù)和水杉繁殖研究(包括種子育苗和無(wú)性扦插);
1978年,水杉繁育技術(shù)獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng);
1984年,被國(guó)家環(huán)境委員會(huì)列為國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)的珍稀瀕危植物;
1999年,被國(guó)務(wù)院列為國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)的野生植物;
2013年,被國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)紅色名錄列為瀕危物種(EN);
2021年,再次被國(guó)務(wù)院列為國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)的野生植物。
水杉的保護(hù)手段主要分為遷地保護(hù)、就地保護(hù)和種質(zhì)資源與基因文庫(kù)保存。
01.遷地保護(hù)
遷地保護(hù):武漢植物園、華南植物園、廬山植物園對(duì)水杉進(jìn)行遷地保護(hù);
利川通過(guò)建立水杉種子園、水杉林木良種基地對(duì)水杉種質(zhì)資源進(jìn)行遷地保護(hù)。
02.就地保護(hù)
湖北星斗山、湖南洛塔、重慶黃水通過(guò)建立自然保護(hù)區(qū)或森林公園,在水杉原生棲息地對(duì)水杉實(shí)施就地保護(hù);
03.種質(zhì)資源與基因文庫(kù)保存
國(guó)家西南種質(zhì)資源保存庫(kù)(云南)保存水杉種子;但水杉基因(DNA片段)保存工作尚未成熟。

對(duì)0001號(hào)水杉原生母樹(shù)采取引根復(fù)壯措施
?湖北星斗山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局

采集水杉原生母樹(shù)枝條進(jìn)行扦插育苗
?湖北星斗山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局
如今,我國(guó)北起遼寧、北京,南至兩廣、云貴高原,東起東海、臺(tái)灣,西至四川盆地,均栽培成功。同時(shí),中國(guó)以開(kāi)放包容的姿態(tài),與全世界共享科研成果,使亞洲、非洲、歐洲、美洲、大洋洲(新西蘭)等50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)引種成功。
這個(gè)曾經(jīng)在地球上盛極一時(shí)而后幾近絕跡的樹(shù)種,以星火燎原之勢(shì),重新遍布全球。水杉也成為中國(guó)傳播友誼的使者。

走進(jìn)水杉林
?湖北星斗山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局
認(rèn)識(shí)水杉——
看看身邊的“活化石”有哪些特征?
了解了水杉的前世今生,再來(lái)看看你身邊能不能找到“活化石”!
一看樹(shù)高
水杉是一種十分高大的落葉喬木,植株可高達(dá)35米,胸徑達(dá)2.5米,樹(shù)干基部常膨大;

佛寶山520水杉 ?冉建秀

一人無(wú)法環(huán)抱的樹(shù)干 圖源維基百科
二看樹(shù)枝
水杉枝斜展,小枝下垂,樹(shù)冠呈圓錐形或?qū)毸?,枝葉稀疏;

水杉樹(shù)冠呈圓錐形或?qū)毸?/p>
?湖北星斗山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局
三看樹(shù)葉
一年生水杉枝光滑無(wú)毛,幼時(shí)綠色,后漸變成淡褐色,二、三年生枝淡褐灰色或褐灰色;側(cè)生小枝排成羽狀,冬季凋落;

水杉的樹(shù)葉 圖源維基百科
四看枝條
水杉主枝上的冬芽卵圓形或橢圓形,頂端鈍,葉條形,上面淡綠色,下面色較淡,沿中脈有兩條較邊帶稍寬的淡黃色氣孔帶,葉在側(cè)生小枝上列成二列,呈羽毛狀,冬季與枝一同脫落。

水杉的枝條 圖源維基百科

水杉雌花與雄花共生枝條
五看果實(shí)
水杉的果實(shí)呈球形,球果下垂,成熟前綠色,熟時(shí)深褐色; 種子扁平,周?chē)谐?,先端有凹缺?/p>


水杉不同時(shí)期的球果 圖源維基百科
既然遍布全球,
為什么還要繼續(xù)開(kāi)展保護(hù)工作?
80余年間,水杉在我國(guó)從發(fā)現(xiàn)——開(kāi)展保護(hù)工作——遍布全球,讓世界都能夠通過(guò)這一株樹(shù)木對(duì)幾千萬(wàn)年前的世界展開(kāi)想象。水杉能有這樣的結(jié)果,離不開(kāi)一線保護(hù)人員的努力。
湖北星斗山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局作為0001號(hào)水杉母樹(shù)的所在地,常年配合世界各地開(kāi)展水杉的遷地保護(hù)及在地保護(hù),并采用扦插繁育的方式開(kāi)展水杉原生母樹(shù)基因保存工作。地球上現(xiàn)存的很多水杉都是從湖北恩施走出去的。
水杉保護(hù)雖然取得了巨大成果,但依然困難重重。

扦插原生母樹(shù)
?湖北星斗山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局
中國(guó)科學(xué)院武漢植物園前副園長(zhǎng)許天全老師從事植物學(xué)研究40多年,他列舉出以下6個(gè)全球共通的水杉保護(hù)面臨的挑戰(zhàn):
1. 母樹(shù)衰老、繁殖率低、中幼林世代交替失衡(天然更新苗木極少),導(dǎo)致水杉群落自然更新能力差、野生種群日益縮?。ㄎ锓N自身層面);
2. 植物群落逆向演替,自然分布地或逐漸喪失(群落層面的影響);
3. 物種遺傳機(jī)制受限,遺傳多樣性逐步降低(自身基因?qū)用妫?/p>
4. 遺傳基因(DNA文庫(kù))保護(hù)尚未成熟(保護(hù)策略層面);
5. 人為干擾依然存在(社會(huì)影響層面);
6. 全球氣候變化對(duì)水杉區(qū)系的影響研究缺乏(生態(tài)影響層面)。
保護(hù)工作任重而道遠(yuǎn),作為非一線工作人員,其實(shí)多了解一點(diǎn)水杉、走近欣賞一片水杉林、在野外撿起一片垃圾,都是對(duì)保護(hù)工作的支持。
世界濕地日(2月2日)即將到來(lái),濕地,正是水杉的主要生長(zhǎng)環(huán)境之一。今年濕地日的主題為:濕地與人類(lèi)福祉。目標(biāo)是強(qiáng)調(diào)人類(lèi)福祉在許多方面(身體、精神和環(huán)境)和世界濕地的健康緊密相連。

世界濕地日官方海報(bào)??聯(lián)合國(guó)
今年不如找時(shí)間去到位于湖北利川的湖北星斗山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū),一睹和恐龍同時(shí)代的“活化石”帶來(lái)的震撼!
有獎(jiǎng)互動(dòng)環(huán)節(jié):評(píng)論區(qū)說(shuō)出你身邊有水杉的濕地公園,點(diǎn)贊前三的朋友將獲得WWF環(huán)保袋一個(gè)!
2月2日世界濕地日12:22截止
科普卡片:什么是“活化石”和孑遺生物?
自然界的某些物種,在現(xiàn)實(shí)中找不到與之近似的物種,但在化石中可以找到形態(tài)相似的,且這樣的物種從最早獨(dú)立演化的祖先開(kāi)始,形態(tài)模樣上幾乎沒(méi)有任何改變。那么,這樣的物種從化石證據(jù)看,演化過(guò)程呈現(xiàn)一條直線,沒(méi)有分支,也幾乎沒(méi)有中斷。從物種的起源和演化的角度說(shuō),這樣的物種就可以被稱(chēng)為“活化石”。
“孑”的意思是單一。如果某一物種在歷史上曾廣泛分布,數(shù)量眾多,到了現(xiàn)代卻出現(xiàn)數(shù)量銳減,棲息地大幅度變小的情況,就被稱(chēng)為“孑遺生物”。
概括起來(lái),孑遺生物一定是“活化石”,而“活化石”不一定是孑遺生物。
廣義上的孑遺生物包含了任何遠(yuǎn)古時(shí)代就存在,而現(xiàn)今仍有殘存族群的生物,其中包含了活化石;在其漫長(zhǎng)的演化史中,經(jīng)歷了一次或數(shù)次滅絕事件,大部分族群已滅絕,僅剩稀少殘存而地理孤立的族群,但不應(yīng)包括仍廣泛大量存在的活化石(例如蟑螂、蜻蜓)。
參考資料:
《活化石植物——水杉》作者:趙興華
https://www.un.org/zh/observances/world-wetlands-day
https://zh.wikipedia.org/wiki/水杉
鳴謝:湖北星斗山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局、許天全、武漢自然博物館
撰文:貓投鶯
審核:張新橋、唐雨薇、張國(guó)月
排版:??

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