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全球曾仅剩一株!上天宫一号育种,普陀山的这棵树有何特殊?

2024-01-27科学

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文丨科普10克

编辑丨科普10克

前言

「不就是一棵树吗,有什么稀罕的?」

2011年9月29日,我国的「天宫一号」携带着四颗种子 ,奔往太空。

而它这次的目的,就是为了利用太空的特殊环境,让这些种子能够存活下去, 在这四颗种子里,有一颗被称为「地球独子」的种子

为了保护这颗种子,我国设立了新的部门,甚至专门配备了专人24小时看守。

那么, 被称为「地球独子」的植物,为何会因此如此大的关注?

普陀鹅耳枥的发现

1930年,中国植物学家钟观光受命前往舟山普陀山考察当地植被, 舟山群岛气候温和湿润,植物种类繁多,一直以来都是植物学家梦寐以求的宝地

这次考察,钟观光对普陀山寄予厚望,希望能发现些新奇的植物。

考察当日,钟观光和助手们背负器具,来到普陀山脚下,透过望远镜环视山麓,钟观光看到满山苍翠,种类繁多的植被使他喜出望外,带着雀跃的心情,钟观光踏上了普陀山。

爬上山顶, 一株异常高大的乔木突然闯入钟观光的视线 ,这棵树高达十几米,粗壮的树干成对生长,没有分叉的枝条,十分引人注目。

钟观光走近仔细观察,发现树上的花朵分两种,一种淡红,一种淡黄,非常独特 ,这样奇特的大树,钟观光在以往的研究中从未见过。

回到住处,钟观光细细记录下这种树的特征,他意识到这可能是一个新的植物种类,但没有轻易下定论。

这一发现令钟观光激动不已,他决定再次爬上普陀山,详细观察这棵罕见的大树。

两年后, 植物学家郑万钧来到普陀山,对这棵大树进行了研究 ,他测量这棵树的高度达13.5米,侧干直径35.2厘米。

通过对树皮、叶子、花朵的观察,郑万钧确定这属于桦木科鹅耳枥属下一个未知的种类 ,将它正式命名为普陀鹅耳枥。

起初,普陀鹅耳枥并不罕见,普陀山上曾经存在许多这种植物,但由于战乱导致的破坏以及人们的不当采集,其数量急剧减少。

直到这次考察, 人们才惊讶地发现普陀山上仅存一株普陀鹅耳枥,这棵树已达250岁高龄

专家们发现,这棵孤傲的普陀鹅耳枥失去了繁衍后代的能力,成为全世界仅存的同类,这一发现使植物保护工作刻不容缓,也启发人们反思过去对珍稀资源的浪费和破坏。

普陀鹅耳枥的意外发现充满戏剧性,但当人们开始想要呵护这一物种后,却发现它已经是植物界的「独生子」。

那么, 普陀鹅耳枥这一物种的生存有着怎样的难题呢?

普陀鹅耳枥的「自绝后路」

普陀鹅耳枥似乎天生就带着「灭绝体质」, 尤其在近代环境突变的背景下,它的数量更是急剧下降,甚至到了仅存一株的濒危状态

不过导致这一物种境况如此危险的原因,更多的源自普陀鹅耳枥的繁殖过程中存在多重障碍,其自然繁殖能力极为捉襟见肘。

先拿它的开花习性来讲,普陀鹅耳枥的开花期非常短,每年只在4月中旬开始开花,而且最初开放的全部都是雄花。

一直要等到4月下旬,雌花才会出现 ,也就是说,雌雄两性花朵能够实现授粉的时间窗口非常小,一般只有短短的9天左右。

更为糟糕的是, 4月正值普陀山多风多雨的季节,这已经极短的9天好天气时段还容易被破坏,导致无法顺利完成授粉过程

而在艰难有了后代以后,普陀鹅耳枥后代苗木的成活率却又不怎么景气,普陀鹅耳枥属于雌雄同株的植物,雌雄两花位置不同,需要借助风力或昆虫等外力进行传粉。

即便雌雄花授粉成功,形成种子的概率也很低,因为种子非常容易被海风刮落,即使种子结实,发芽也很困难。

普陀鹅耳枥的种子壳极其坚硬厚实 ,这虽然是对海岛气候是一种适应,但也使得种子不易自然发芽。

一些相关数据显示,就算在人工辅助条件下,其种子发芽率也仅有2.5%左右,可以说极其低下,据传,在那时候的「独苗」普陀鹅耳枥周围,从未发现过它的自然繁殖后代。

而随着普陀山生态环境的恶化, 过去曾帮助普陀鹅耳枥传粉的昆虫数量大幅减少,授粉传粉环节也面临着极大的困境。

普陀鹅耳枥又属于雌雄同株植物,雌雄花位置不同,需要依靠外力如风或昆虫来进行授粉 ,这导致近年来,普陀鹅耳枥实现自主授粉的可能性进一步降低。

种种迹象表明,普陀鹅耳枥似乎与生俱来就带有「灭绝体质」,仅存的最后一株也难逃灭绝的命运。

那么, 为了拯救这一物种,研究人员是怎样客服这些难题的?

拯救濒危物种的努力

普陀鹅耳枥曾经因为只剩下最后一株而被列为全球最濒危的植物之一 ,为了拯救这颗「地球独子」,科学家和保护人士进行了持续不懈的努力。

起初,他们对这棵最后的普陀鹅耳枥进行了精心的照料和保护,防止它受到外界的干扰和破坏。

当时, 普陀鹅耳枥周围专门设置了警戒线与栅栏,24小时由专人看守 ,确保游客不会过度靠近或攀爬树干。

1999年,普陀鹅耳枥还被列入国家一级重点保护野生植物名单,在专业人员的呵护下,这棵树逐渐恢复了生机,每年都能开花结果,这为后续的繁殖创造了条件。

接下来, 科学家们投入大量精力研究普陀鹅耳枥的人工授粉和培育技术 ,他们尝试了扦插、嫁接、种子播种等多种方法,在控制温度、湿度、照明等条件下培育普陀鹅耳枥。

经过数十年努力,普陀鹅耳枥的数量终于从1株增加到2015年的4万株,但是这些植株遗传多样性非常缺乏,都来源于那棵最后的母树,仍然面临巨大威胁。

为提高遗传多样性,科学家用分子生物学方法对普陀鹅耳枥进行大规模基因筛选,查找其中的遗传变异个体。

他们收集了成千上万个样本,对每个样本的DNA进行解序, 寻找其中的单核苷酸多态性位点。

这项工作极为艰巨,需耗费大量人力物力,同时,还将普陀鹅耳枥遗传资源送到全国13个单位进行异地保存培育,以适应不同气候环境,一些区域已成功使普陀鹅耳枥开花结果。

除地面培育外,2 011年,普陀鹅耳枥种子还与其他极度濒危植物一起送上了天宫一号 ,利用太空特殊的宇宙射线和微重力环境诱导遗传变异。

科学家们在返回后的种子中发现了一些明显的表型变异,这为拯救濒危物种提供了新的尝试方法。

多年来, 科学家和环保人士不断尝试各种方式拯救这颗「地球独子」 ,从保护最后一株老树,到研发培育技术,再到异地和太空培育,普陀鹅耳枥种群数量已有所恢复。

但要彻底拯救这个物种,还需要持续努力,公告利用分子生物学和空间科技还进一步丰富其遗传多样性。

那么, 为何要对这一不起眼的物种,付出这么多努力呢?

保护生物多样性

在这个日益变化的世界,人类必须认识到生物多样性的重要性,生物多样性是维持地球生态系统平衡的基础,如果失去了生物多样性,许多物种将会灭绝,生态系统也将面临崩溃。

物种的消失将导致一系列严重后果,每一个物种都扮演着独特的角色 ,比如传粉植物对农作物授粉至关重要,它们的减少会直接影响到粮食产量。

还有一些微生物和细菌们,它们将营养物质回归到土壤和环境中,保持生态系统的平衡。

些鸟类和哺乳动物是重要的食物链调控者,它们的存在可以有效控制害虫种群过度繁殖

可见,生物圈中每一个生命个体都在扮演着不可或缺的角色,它们之间的相互作用维系着整个生态链,如果某个环节消失,整个系统就会受到影响甚至崩溃。

在这些之外, 生物多样性对人类也十分重要,我们赖以生存的空气、水源、食物、药物都来源于自然

例如, 许多重要药物的成分来自于植物 ,森林吸收二氧化碳释放氧气,为我们提供新鲜空气。

从这些来看,我们的日常生活与这些自然资源息息相关,如果因种群减少和灭绝而导致这些资源枯竭,人类的生存也会面临威胁。

近年来, 全球变暖加剧了生物多样性的丧失,比如台风、干旱等极端天气现象影响着动植物的生存环境。

湿地因为干旱消失,一些鸟类无处寻找食物和栖息地,海洋生物也面临着海水酸化和温度升高带来的巨大压力。

人为原因如滥砍滥伐、污染、过度捕捞等也在消耗着自然资源,许多物种的栖息地被破坏,数量急剧下降,一些物种已经濒临灭绝。

面对这种局面, 我们必须采取行动保护生物多样性 ,每个人都可以从日常做起,比如节约用水用电,减少一次性用品的使用,选择环保型生活等。

结语

为了拯救仅剩一株的普陀鹅耳枥,从研究它的生产繁殖开始, 研究人员付出了难以想象的毅力,甚至还将送上太空这一宝贵的机会也赠与了它

而相应的,我们也收获了难以想象的收获, 不仅又拯救了了一个即将灭绝的物种,还进一步保护了物种多样性 ,而更多的回报还将在未来我们下一代人的生活的点点滴滴。

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