“活化石”扎堆，這片“生命秘境”就在你家門口，原始植被僅存約7%

當(dāng)我們談及中國的生物多樣性熱點，腦海里首先浮現(xiàn)的往往是橫斷山區(qū)、喜馬拉雅這些聞名世界的區(qū)域。然而，就在人口稠密的華中腹地，竟藏著一片被長期忽視、卻擁有極高植物多樣性的“生命秘境”。

華中熱點位于東亞亞熱帶常綠闊葉林生態(tài)區(qū)，圖為錢江源國家公園試點植被情況。

近日，中國科學(xué)院植物研究所聯(lián)合英國、澳大利亞科研人員，在國際學(xué)術(shù)期刊《自然—生態(tài)與演化》上發(fā)表一項重要成果：基于迄今取樣最完整的中國維管植物“生命之樹”，確認(rèn)我國華中地區(qū)符合全球生物多樣性熱點標(biāo)準(zhǔn)。

這一發(fā)現(xiàn)不僅填補(bǔ)了全球生物多樣性保護(hù)版圖上的關(guān)鍵空白，更為中國乃至全球的自然保護(hù)規(guī)劃提供了全新科學(xué)依據(jù)。它也提示我們，不僅要守護(hù)那些早已熟知的“經(jīng)典熱點”，也要重新發(fā)現(xiàn)并保護(hù)那些長期被忽視的“隱秘角落”，它們都是來自地球生命演化歷史長河最珍貴的饋贈。

跨越山海，繪制中國植物“生命之樹”

生物多樣性是人類賴以生存和發(fā)展的基石，對維護(hù)生態(tài)安全、推動經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。受生境破壞、氣候變化與過度開發(fā)的影響，地球正經(jīng)歷第六次生物大滅絕，生物多樣性正以史無前例的速度消失。如何扭轉(zhuǎn)這一趨勢，已成為世界各國共同面對的重大課題。

維管植物是指具有維管組織（木質(zhì)部和韌皮部）的植物，是陸地上最繁茂和多樣化的植物群體，分為石松類和蕨類植物、裸子植物和被子植物三大類，全球現(xiàn)存約30萬至40萬種。中國幅員遼闊，陸海兼?zhèn)洌孛埠蜌夂驈?fù)雜多樣，孕育了豐富而獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，是世界上生物多樣性最豐富的國家之一。據(jù)統(tǒng)計，中國擁有3萬多種維管植物，其中約50%為中國特有。這些特有類群不僅承載著東亞大陸?yīng)毺氐难莼瘹v史，許多還是珍貴的種質(zhì)資源、珍稀瀕危物種與關(guān)鍵生態(tài)物種，是我國生物多樣性保護(hù)的重中之重。

然而，由于我國植物種類繁多、分布范圍廣泛，分類學(xué)研究和物種分布數(shù)據(jù)存在歷史缺口，加之系統(tǒng)發(fā)生解析度不足，這些因素均對我國植物多樣性格局的精準(zhǔn)評估造成了長期阻礙。尤其是整個植物區(qū)系的起源、分化過程，以及各種維度的多樣性核心區(qū)究竟在哪里，一直是學(xué)界努力探索的重要問題。

為破解這一難題，早在十多年前，中國科學(xué)院植物研究所植物大數(shù)據(jù)與生物多樣性保護(hù)研究團(tuán)隊就開始致力于構(gòu)建中國維管植物高覆蓋度的“生命之樹”，并基于其進(jìn)化信息，識別生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域。

為填補(bǔ)采樣空白，研究團(tuán)隊開展了大量針對性的野外調(diào)查。許多未被采樣的植物類群往往數(shù)量稀少且分布范圍極為狹窄，有些甚至僅存于人跡罕至的無人區(qū)，采樣難度極高。多年來，團(tuán)隊成員深入新疆、甘肅、云南、海南等以往采樣不足的地區(qū)，穿越沙漠、攀登險坡、搜尋熱帶森林，尋找那些即使是訓(xùn)練有素的植物學(xué)家也可能忽略的類群。更具挑戰(zhàn)的是，有些物種的觀測窗口極為短暫，一旦錯過短短數(shù)日的花果期，往往需要再等待一整個生長周期。

每一輪野外采樣、實驗室測序和數(shù)據(jù)整合，都是對整個研究框架的持續(xù)完善與深化。團(tuán)隊的目標(biāo)從來不止于構(gòu)建一棵規(guī)模宏大的“生命之樹”，更在于深刻理解中國植物多樣性的形成機(jī)制，解析物種特有性在時間和空間上的積累規(guī)律，以及如何利用這些進(jìn)化信息，為實際的生物多樣性保護(hù)工作提供科學(xué)指導(dǎo)。

三版升級，確認(rèn)一片全新“生命秘境”

此次研究開始之前，團(tuán)隊已先后構(gòu)建了兩版中國維管植物“生命之樹”。其中，第一版發(fā)表于2016年，涵蓋約93%的屬和20%的物種。基于這一框架，研究團(tuán)隊在《自然》期刊發(fā)表論文，明確指出中國東南部是保存植物古老譜系的“博物館”，而西北部則是孕育年輕支系的“進(jìn)化搖籃”，這一發(fā)現(xiàn)為后續(xù)研究工作奠定了堅實基礎(chǔ)。

2020年，團(tuán)隊發(fā)布第二版“生命之樹”，將取樣范圍拓展至我國維管植物96%的屬和44%的物種。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊識別出42個生物多樣性優(yōu)先保護(hù)區(qū)域，為中國國家公園體系的規(guī)劃與建設(shè)提供了重要科學(xué)依據(jù)。

與此同時，研究團(tuán)隊還揭示了中國被子植物滅絕風(fēng)險的空間分布格局。這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，系統(tǒng)發(fā)生多樣性（不僅關(guān)注物種數(shù)量多少，還強(qiáng)調(diào)不同物種在進(jìn)化關(guān)系上的差異程度）作為生物多樣性中至關(guān)重要但卻常被忽視的維度，應(yīng)當(dāng)被納入保護(hù)考量。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊進(jìn)一步將研究視野拓展至全球尺度，開始探索更廣泛的植物多樣性格局。東亞和北美在緯度、地形及氣候條件上高度相似，擁有相似的植物區(qū)系來源，但東亞現(xiàn)生維管植物種類卻是北美的1.5倍。為了探究這種差異化分布的格局與形成機(jī)制，團(tuán)隊重建了中—美被子植物屬水平“生命之樹”，并整合近300萬條物種分布數(shù)據(jù)，系統(tǒng)揭示了兩個地區(qū)的植物多樣性格局與時空差異，進(jìn)一步凸顯了我國植物區(qū)系的獨(dú)特性。

正是在這項跨大陸的對比研究中，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，華中地區(qū)所表現(xiàn)出的系統(tǒng)發(fā)生多樣性，甚至超過了已被正式認(rèn)定為全球生物多樣性熱點的北美沿海平原。這也直接推動團(tuán)隊去確認(rèn)華中地區(qū)是否是一個隱藏的全球生物多樣性熱點。

華中熱點范圍示意圖

為此，團(tuán)隊構(gòu)建了第三版中國維管植物“生命之樹”，這也是迄今為止取樣最全的中國植物“生命之樹”，涵蓋所有科、3029屬（99%）、16585種（53%），其中包含6265個中國特有種。同時，團(tuán)隊還整合了超140萬條植物分布記錄，從屬與種兩個層面，系統(tǒng)解析中國維管植物的物種豐富度、系統(tǒng)發(fā)生多樣性及系統(tǒng)發(fā)生特有性格局，清晰勾勒出中國植物特有性演化的整體脈絡(luò)。

豐富而特別，華中植物遠(yuǎn)超此前認(rèn)知

通過這棵龐大的“生命之樹”，科學(xué)家們看清了中國植物演化的時間脈絡(luò)。大多數(shù)植物“大家族”（植物屬）出現(xiàn)在漸新世（距今3400萬—2300萬年前）至中新世（距今2300萬—550萬年前），而更新世（距今258萬—1.17萬年前）則是新物種大量涌現(xiàn)的時期。

那些目前只分布在中國的植物屬經(jīng)歷過兩次分化高峰：一次出現(xiàn)在約4670萬年前的中始新世，另一次則在約1890萬年前的早中新世。這兩個時期形成的特有屬如今大多集中在橫斷山區(qū)，說明那里復(fù)雜的地形和多變的生境，是中國特有植物“大家族”的重要發(fā)源地。

至于只在中國分布的植物種（比“屬”更細(xì)的分類單位），它們的形成高峰集中在約200多萬年前的更新世。彼時，冰期與間冰期頻繁交替，植物種群不斷被分隔，又再度相遇，就像一次次“隔離與重聚”，大大加速了新物種的誕生，塑造出我們今天看到的植物多樣性。

從空間分布上看，中國的特有屬偏愛四川盆地周邊的山地，比如橫斷山、大巴山，而特有種則扎堆在西南橫斷山區(qū)。有意思的是，不同指標(biāo)下的特有屬分布格局并不一致：依據(jù)特有類群劃分，保存古老譜系的“博物館”（古特有中心）和孕育新物種的“搖籃”（新特有中心）主要分布在橫斷山、華中以及滇黔桂喀斯特區(qū)域；而從系統(tǒng)發(fā)生（進(jìn)化關(guān)系）角度來看，這些“博物館”和“搖籃”則廣泛分布于中國南方、西南地區(qū)，以及天山—阿爾泰山、長白山等區(qū)域。

這一“錯位分布”的現(xiàn)象說明，保護(hù)生物多樣性不能光看物種數(shù)量，還得看它們的演化歷史。只有把兩者結(jié)合起來，才能制定出更加科學(xué)、有效的保護(hù)規(guī)劃。

華中秘境，特有物種與生境喪失并存

“全球生物多樣性熱點”這一概念，最早由英國生態(tài)學(xué)家諾曼·邁爾斯于1988年提出，專指那些物種特有性高、但受威脅程度大的區(qū)域。其認(rèn)定有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)：區(qū)域內(nèi)必須擁有至少1500種特有維管植物，且原始自然植被的保留率不超過30%。

目前，全球共劃定了36個生物多樣性熱點，這些區(qū)域僅占全球陸地面積的16.7%，卻集中了超過50%的維管植物特有種和近半數(shù)陸生脊椎動物特有種，已成為世界各國劃定保護(hù)優(yōu)先級的核心依據(jù)。其中，中亞山地、喜馬拉雅、中國西南山地和印度—緬甸等4個熱點跨越中國境內(nèi)，在全球保護(hù)體系中占據(jù)著重要地位。

此次研究很大程度上重塑了人們對中國生物多樣性熱點的認(rèn)知。研究人員驚奇地發(fā)現(xiàn)，在我國人口稠密的華中腹地，竟然隱藏著一個擁有極高植物多樣性的“生命秘境”。

這一區(qū)域位于東亞亞熱帶常綠闊葉林生態(tài)區(qū)，以湖北、湖南、江西為核心，總面積達(dá)154萬平方千米，擁有至少14431種維管植物，其中特有種達(dá)2024種，顯著超過全球熱點區(qū)1500種特有維管植物的認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)。

更重要的是，這里分布著大量延續(xù)至今的“活化石”類群，包括銀杏、水杉、珙桐等聞名世界的特有屬。與此同時，該區(qū)域也孕育了眾多新近分化的特有種。古特有與新特有類群在此交匯融合，共同塑造出獨(dú)特而復(fù)雜的植物群落結(jié)構(gòu)。

然而，作為中國人口最稠密的區(qū)域之一，在長期的城市擴(kuò)張、農(nóng)業(yè)開發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的共同影響下，華中地區(qū)的原始自然植被僅存約7%，且呈現(xiàn)出高度破碎化狀態(tài)。

該地區(qū)顯著的物種特有性與嚴(yán)重的生境喪失率，完全符合全球生物多樣性熱點的核心判定標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)此，研究人員提出，應(yīng)盡快將其認(rèn)定為第37個全球生物多樣性熱點，以提升它在國際保護(hù)體系中的戰(zhàn)略地位，推動開展更加系統(tǒng)化、精準(zhǔn)化的保護(hù)行動。

當(dāng)年，達(dá)爾文以環(huán)球航行開啟人類對生命起源的探索；如今，科學(xué)家通過跨學(xué)科的整合研究，持續(xù)揭示地球生命演化的萬千奧秘，不斷刷新我們對全球生命圖景與自然世界的認(rèn)知。華中生物多樣性熱點的發(fā)現(xiàn)提示我們，生物多樣性熱點區(qū)域并不如普通人想象中的那樣位于人跡罕至的荒野，也可能隱藏在人類活動最密集的地區(qū)——每一片“被遺忘的美好”，都值得我們?nèi)σ愿叭ナ刈o(hù)。

（作者分別為中國科學(xué)院植物研究所研究員、博士研究生）

華中特有植物

● 銀杏

銀杏是現(xiàn)存種子植物中最古老的種類之一，屬于中生代孑遺植物。其最顯著的特征是扇形葉和二歧分叉葉脈，這種葉形在現(xiàn)代木本植物中極為獨(dú)特。銀杏植株雌雄異株，種子俗稱“白果”，可供食用，秋季葉色金黃，觀賞性很強(qiáng)。

銀杏在地質(zhì)歷史上曾廣泛分布，隨著新生代氣候變冷以及第四紀(jì)冰川侵襲，它在全球范圍內(nèi)大面積滅絕，僅在中國華中地區(qū)山地幸存下來，因此常被視為東亞古老植物區(qū)系的重要孑遺成分。因此，它不僅代表了古老裸子植物譜系在東亞的延續(xù)，還反映了中國，尤其是中東部—中部山地，在植物“冰期避難所”和古老譜系保存方面的重要作用。

銀杏被列為國家一級重點保護(hù)野生植物，但因其長期廣泛栽培而呈現(xiàn)“常見卻瀕危”的特殊局面。

● 水杉

水杉是一種舉世聞名的孑遺植物，也是水杉屬唯一現(xiàn)生種。它雖然是針葉樹，卻與多數(shù)常綠針葉樹不同，為落葉喬木；枝條和葉常呈對生，樹干基部常膨大，形態(tài)十分醒目。

在被發(fā)現(xiàn)活體之前，水杉長期只見于化石記錄。上世紀(jì)40年代，其現(xiàn)生個體于中國中部地區(qū)被重新找到，成為20世紀(jì)植物學(xué)上最重要的發(fā)現(xiàn)之一。相關(guān)標(biāo)本于1943年前后在今鄂西—渝東—湘西交界地區(qū)采得，1948年正式發(fā)表。

如今，水杉的天然分布仍集中在中國重慶、湖北、湖南交界山地，是典型的東亞第三紀(jì)孑遺植物。它在植物區(qū)系研究中的價值突出：一方面證明中國中部山地是古老溫帶植物的重要“避難所”，另一方面也為解釋北半球古植物區(qū)系演化、東亞遺存類群保存機(jī)制和“活化石”形成過程提供了關(guān)鍵證據(jù)。

● 杜仲

杜仲是杜仲科、杜仲屬唯一現(xiàn)生種，為中國特有的單型科、單型屬植物，在系統(tǒng)分類和資源植物學(xué)中都占有特殊地位。杜仲最獨(dú)特的特征在于其全株除木質(zhì)部外，樹皮、枝、葉、果折斷均能拉出銀白色細(xì)絲，內(nèi)含杜仲硬橡膠，被譽(yù)為“植物黃金”。

在第三紀(jì)地史中，杜仲曾廣泛分布于歐亞和美洲大陸，直至第四紀(jì)冰期才在大部分地區(qū)消失，僅在中國中部存活下來。杜仲的野生種群主要分布于鄂西、湘西北、川東、滇東北等地，中心產(chǎn)區(qū)為長江中下游流域海拔300至1300米的低山地區(qū)。

作為一種孑遺植物，杜仲對于研究被子植物系統(tǒng)演化、中國植物區(qū)系起源等具有極為重要的科學(xué)價值。此外，杜仲在中國已有兩千多年藥用歷史，近代更被廣泛用于提取杜仲膠，因此也具有重要的國民經(jīng)濟(jì)價值。

● 珙桐

珙桐是中國特有的著名觀賞樹種，被譽(yù)為“植物界的大熊貓”。它最引人注目的并不是花本身，而是花序基部兩枚大型白色苞片，盛花時隨風(fēng)擺動，遠(yuǎn)看如白鴿振翅，因此有“中國鴿子樹”之稱。

1869年法國傳教士兼博物學(xué)家譚衛(wèi)道在四川首次發(fā)現(xiàn)珙桐，隨后將其引入歐洲，成為享譽(yù)世界的園藝觀賞樹種。野生珙桐分布區(qū)狹窄，現(xiàn)主要分布于湖北西部、四川、貴州等地海拔1200米至2500米的常綠落葉闊葉混交林中。

珙桐的孑遺分布對探究古植物區(qū)系、系統(tǒng)發(fā)生以及古地理環(huán)境等具有重要的科學(xué)價值。珙桐被列為國家一級重點保護(hù)野生植物，其美麗的花形也成為和平友好的國際象征。