马克平：水热组合决定植物分布规律

 

 

 

在最新出版的《美国国家科学院院刊》上，德国和美国两位科学家根据全球植物分布的特点，将全球植物分布划分为大小不等的1032个地理区域，两位科学家通过分析和研究，共同绘制出这份最新的反映全球植物物种多样性分布的地图。这项研究更为重要的贡献在于，两位科学家通过对降水、温度和生境异质性的分析告诉我们，主要是水热组合决定了植物分布的规律，如在这张图上反映出的温度比较高、降水比较多的热带地区，植物分布就比较多。这项研究最核心的内容是通过一种新的模型，来解释全球目前植物分布格局形成的环境机制。水热组合中的水指的就是年降水量，热就是温度，两位研究人员设计了几种不同的分析模型，通过比较分析最终确定，水、能量动态模型在影响植物分布中起了主要作用，即降水量和气温的组合是决定植物分布的重要因素。

 

这项研究的意义首先在于将有助于人类更好地利用全球丰富的植物资源。整个生命世界的能量来源几乎都来自于植物光合作用，而动物是不能直接利用太阳能的，只能直接或间接地通过摄取植物来获得能量；绝大部分微生物也是通过植物来获得能量的，因此植物在生命世界中有着举足轻重的作用。人类要想充分利用30多万种的植物资源，必须清楚地了解这些植物资源的分布状况，这张图为我们人类有效利用植物资源提供了新的指南。

 

在植物保护方面，珍稀濒危植物保护是近年来全球科学界研究的热点，但要保护珍稀濒危植物，就要知道它们都分布在什么地方，那些宝贵的、稀有的植物都集中分布在哪里？目前全世界有34个生物多样性“热点”地区，在每个这样的“热点”地区至少有1500种植物是这个地区所特有的，同时这个地区的原始植被至少有70%已经不存在了，这34个热点地区里包括了中国的海南以及广西和云南南部、东喜马拉雅、西南山地以及天山的西部。“热点”地区警示人类应尽快采取有效的、有针对性的措施来保护珍稀濒危植物。因此从保护的角度来说，我们需要不断确认“热点”地区，这就要了解各种植物在全球这样的大尺度上的分布和变化规律，这张图将有助于帮助科学家更为清楚地了解不同地区的植物分布状况，并采取不同的措施来保护珍稀濒危植物。

 

全球变化的趋势正在被科学界、政府和社会广泛地接受和认同，全球气候变化与植物物种的分布格局和变化密切相关。世界各地的植物分布受全球水热组合格局的影响，一旦全球气候变化导致水热组合格局的改变，必将导致植物的分布格局发生变化。比如说，随着温度的上升和降水量的增加，原来比较干旱的地方就会变得比较湿润，这样，那些适合温湿环境生长的植物就会迁移过来，而那些比较耐干旱的植物，由于环境的变化而从这一地区消失。现在绘成的这份最全面的地球植物物种分布图给各国科学家提供了一个本底背景，利用两位科学家提出的计算模型，通过调整水热组合的变量，就能预测出一旦水热组合发生变化以后这一地区的植物动态变化规律和趋势，包括它的变化方向和变化距离。

 

特别需要指出的是，随着人类活动范围的不断扩大，现在已经很难找到没有人类涉足的地区了。在长期的人类活动影响下，世界上绝大部分的植物迁移通道都被毁掉了，如过去是森林和草地的地方现在大多变成了农田，农田阻碍了植物的迁移，其后果就是一旦这一地区发生不利于植物生存的环境变化，那么植物的种群和数量就将趋于萎缩；对那些种群数量很少的稀有物种来说，由于它们对生境要求十分苛刻，因此有可能随着水热组合改变而灭绝。如我们国家的百山祖冷杉，只生活在浙江的百山祖自然保护区，全世界只有3棵，如果这3棵树受到不良环境的影响，无疑将遭到灭顶之灾。目前全球有30万种高等植物，动物的多样性、微生物的多样性依赖于植物的多样性，加强动植物物种保护受到各国科学界的高度重视。

 

2000年，多国科学家倡议发起了一个名为“物种2000年”（Species 2000）的大型国际合作项目，其目标就是将各国已经发表的物种列出一个清单，彻底搞清楚目前人类已知的动植物家底。目前该计划共有47个全球层面的加盟数据库（组织），每年出版一个年度物种名录光盘，免费向外散发，现在收录的生物物种已达100万个。

 

中国科学院生物多样性委员会是2005年12月向物种 2000主任会议递交加入其项目申请的， 2006年1月4日即得到项目主任会议的正式批准。之后，物种2000项目的执行主任、英国Reading大学Frank Bisby教授两次专程到北京，与中国科学院生物多样性委员会组织的中国节点项目组讨论建立中国节点的技术细节和基本程序。

 

目前，经过中国科学院动物研究所、中国科学院植物研究所和中国科学院微生物研究所有关专家的努力，初步完成了Catalogue of Life China 光盘的制作，包括脊椎动物和高等植物的大部分物种的名录、分布、文献等信息，并建立了中国节点网站(http：//www.sp2000.cn/joaen/)。3月28日至3月31日，中国科学家在英国“物种2000年”会议期间，介绍了中国节点建设及物种名录编研工作进展情况，报告受到与会代表一致好评。计划到2007年年底基本完成我国植物物种数据库建设，到那时，中国科学家也能利用这一数据绘制出一幅更为详尽和最为全面的中国植物物种分布图。

（科学时报记者 潘锋 采访/整理）