2024年3月16日发(作者：)

第

1

期

2021

年

3

月

SICHUAN FORESTRY EXPLORATION AND DESIGN

四川林勘设计

No. 1

Mar. 2021

保护生物学的原理与方法在珍稀濒危植物保护中的应用

闫国华、侯贻菊

2

,袁志敏]，余娜、孙谦涂云燕岑纲

李秉略戴应发、李姝、曹小飞、杨德柱

1

(1.贵州省林业调查规划院，贵州贵阳550000;2.贵州省林业科学研究院，贵州贵阳550005)

摘要：珍稀濒危植物是我国生物多样性重要的组成部分，物种濒危机制是保护生物

学所要解决的核心问题之一。文章介绍了保护生物学的基本原理，分析导致物种濒

危的内部和外部原因，提出了就地保护、迁地保护、建立现代化离体保存基因库、加强

珍稀濒危植物繁殖和归化自然以及加强对珍稀濒危植物和野生植物资源的科学研究

等保护对策。针对濒危物种保护现状和问题，提出了进一步完善珍稀濒危植物保护

的相关建议。

关键词：保护生物学；珍稀濒危植物；濒危机制；就地保护；迁地保护；繁殖

Application of Principles and Methods of Conservation Biology in the

Protection of Rare and Endangered Plants

YAN Guo-hua1，H0U Yi-ju2, YUAN Zhi-min1，YU Na1，SUN Qian1，

TU Yun-yan1 ,CEN Gang1 ,LI Bing-lue1 , DAI Ying-fa' ,LI Shu1 ,

CAO Xiao-fei1 ,YANG De-zhu'

(1.

Guizhou

Forestry

Survey

and

Planning

Institute,Guiyang

550000,

China

；

2.

Guizhou

Academy

of

Forestry

Sciences,Guiyang

550005 ,

China

)

Abstract： Rare and endangered plants are an important part of biodiversity in China, and

the mechanism of endangered species is one of the key problems to be solved in conserva­

tion biology. The basic principles of conservation biology were introduced in this paper,

and the internal and external causes of endangered species were analyzed. The protection

countermeasures were put forward, such as in-situ conservation, ex-situ conservation, es­

tablishment of modern gene bank for in vitro conservation, strengthening the reproduction

and naturalization of rare and endangered plants and strengthening the scientific research

on rare and endangered plants and wild plant resources. According to the current situation

and problems of endangered species protection, some suggestions were put forward to fur­

ther improve the protection of rare and endangered plants.

Key words ： Conservation biology ； Rare and endangered plants ； Endangered mechanism ；

In-situ conservation ； Ex-situ conservation ； Reproduction

珍稀植物通常是指在经济、科研、文化和教育

等方面具有特殊重要价值，而其分布有一定局限

性，种群数量又很少的植物。从物种数量上看，珍

稀濒危物种中的大多数都是植物。在北美大陆，

濒危植物种的数量超过了所有鸟类、哺乳类、爬行

动物、两栖动物种类数量之和h1。由于濒危植物

收稿日期:2020 -08 -31

作者简介：闫国华（1987 -),男，汉族，陕西宝鸡人，研究生，林业工程师，主要从事林业调查规划设计工作。

E

-

mail

:351470151@

qq

.

com

。

闫国华等:保护生物学的原理与方法在珍稀濒危植物保护中的应用

59

种类多、分布广，利用保护生物学的原理与方法对

濒危植物进行就地保护和管理是当前采取的主要

保护对策。而这种努力成功的关键取决于正确鉴

别与控制被保护种群所承受的风险。

植物在自然进化历程中遵循着既有新生又有

灭绝的自然规律。然而，人口剧增加剧了对植物

资源的消耗,尤其是不合理的开发导致了生态环

境的迅速退化，严重威胁着与人类息息相关的生

物多样性。生物物种的灭绝速率比其自然过程加

快了约1000倍，植物物种的灭绝会对人类和整个

生态系统产生重大影响。据研究,一种植物灭绝

就会引起10 ~30种其他生物的丢失[2_4]。20世

纪80年代初期，国际社会在制定对受威胁植物保

护的计划时就提出了 “抢救植物就是拯救人类本

身”。许多学者[5<曾分别对植物濒危的类型、意

义和机制进行了详细分析和充分讨论。我国现有

3. 1万种高等植物，约占世界总数的10%，是世界

上最具植物多样性的国家之一,其中有4000种到

5000种是濒危植物，中国珍稀濒危植物分别采用

“濒危”“稀有”和“渐危”三个等级h°-12]。但是这

些濒危等级之间并没有明确的界限，很难真正反

映物种在自然中的状况，在实际操作中困难很大，

尤其是在目前对物种的认识还很欠缺的情况下。

因此，物种受威胁等级的划分还有待进一步研

究[13],探讨植物濒危的机制是当前植物多样性研

究的热点之一，也是植物保护生物学研究的重要

内容，这些也是开展濒危植物拯救的基础性工作。

1珍稀濒危植物濒危的原因

1.1内部原因

珍稀濒危植物濒危的内部因素包括遗传力、

生殖力、生活力、适应力的衰竭等，它们是威胁植

物生长繁衍导致其稀有濒危的重要原因。大多数

珍稀濒危植物或多或少存在生殖障碍，诸如雌雄

蕊发育不同步、花粉败育、花粉管不能正常到达胚

囊及胚胎败育等。有些植物虽然能够结实，但其

种皮坚硬，种子繁殖极为困难，常规播种很难发芽

出苗，自然更新能力较弱，处于稀有状态。天目木

兰等珍贵树种种子成熟脱落后常被动物取食，干

燥后又易丧失发芽力，影响其自然更新，野生植株

越来越少。桫椤[14]成年株每年产生的孢子数量

虽多，但死亡也多，孢子寿命短，难萌发。在丝状

体、原叶体和幼孢子体阶段，无特殊结构去抵抗和

忍耐一切不利环境因子的影响。孢子萌发、形成

配子和胚胎建成等过程对生境条件的要求严格，

因此桫椤只能在温暖、湿润的热带、亚热带林地生

存下来。桫椤生殖周期很长，根系不发达,茎内输

导系统较原始，只能适应空气和土壤湿润的生境，

限制了桫椤的生存和发展,使其成为国家一级保

护的渐危种。

1.2外部原因

1.2.1 气候变化

地质史上由于陆地的隆起和下沉、冰期和冰

后干热期的交替等造成的大规模气候变迁，往往

使许多植物灭绝。部分得以存活的种类也因环境

的变化成为稀有种类，如银杉、苏铁[15]等。

1.2.2 生境的丧失和破碎化

有些植物学家比较强调植物濒危的生态原

因，认为植物濒危是由于受环境的制约，生境的片

断化和岛屿化所造成的。森林生境的破坏除在较

短的时间内直接导致植物的灭绝或濒临灭绝外，

还会在较长的时间内间接作用于植物物种，使其

逐渐走向灭绝。由于大片森林的砍伐以及耕地、

经济林地的蚕蚀分割，使原来大面积连片的原始

森林被分割成小块，使原始森林生态系统片断化

和岛屿化，使种群变小，生境隔离，阻碍了种群间

的物种迁移和基因流动，并在随机遗传漂变的作

用下，使种群遗传结构单一，适应能力降低，最终

走向灭绝。灭绝强烈度依赖于面积的大小，面积

越小，生物物种灭绝率越高。一个种群如果被分

割成不自然的小种群单元就可能受到随机灭绝的

威胁[16_19]。分布于云南省西北部横断山区亚高

山的长苞冷杉就是一个典型的例子，由于大面积

的过量采伐，数量骤减，林地生境条件发生很大变

化，原来的生境丧失,天然更新困难。森林皆伐后

迹地的小气候条件对喜阴的长苞冷杉幼树的光合

作用和生长很不利，致使长苞冷杉在迹地天然更

60

四川林勘设计2021年第1期

新极为困难，自然分布区日益缩小,植株越来越少

而成为渐危物种。

许多植物需要靠昆虫和鸟兽传递花粉，由于

进化适应的原因，有些植物需要通过特定的昆虫

和鸟兽为其传粉，但是森林植被的破坏消失和环

境的变迁恶化，使那些为植物传粉的昆虫和鸟兽

也随之减少和消失，导致了那些依赖昆虫和鸟兽

传粉的植物失去了传粉媒介而繁殖力下降，影响

了繁殖和更新，从而走向灭绝和濒危。

1.2.3 过度利用

随着社会经济的发展，人类对自然的干扰不

断增强，对生物资源的不合理利用愈演愈烈。对

生物资源的滥用，掠夺性开发是致使生物资源枯

竭、生物多样性迅速减少、物种灭绝的又一原因。

我国广西西南部石灰岩山地广泛分布的蚬木[2°]

就是一个比较典型的例子，它原是群落的建群种

或优势种，分布相当广泛，而且更新能力很强，但

由于过分采伐，许多地方大树已经很少，而且环境

愈来愈不适宜它的更新，陷入了一种十分脆弱状

态。如这些不利因素得不到改善,它很快就发展

成濒危状态。金铁锁和黑节草["]由于具有药

用价值遭到了严重的采挖，已分别成了稀有种和

濒危种。

1.2.4 物种引入

某种植物物种被引入后，就可能使原有的生

态系统发生变化，失去平衡，导致某些物种的灭

绝。紫茎泽兰是一种世界性的有毒恶性杂草，上

世纪50年代传入我国云南省，由于具有强大的蔓

延竞争能力和繁殖能力，很快在云南省蔓延开来。

昔日植物种类繁多的草地，现在被紫茎泽兰密集

丛生的单优群落所代替。紫茎泽兰的适合度超过

了任何一个物种，对茶树的多样性以及一些植物

物种的生存构成了严重威胁。孔雀草，原产于热

带美洲，早年作为花卉植物引入我国庭园栽培，现

在逃逸到野外，在野外显示出了较强的适应能力

和竞争力，对一些植物的生存造成了威胁[12]。某

些动物和昆虫的引人同样可使当地的一些乡土植

物物种产生病虫害，导致种群缩减甚至消失。

1.2.5 植物分类的争议

不同的分类学家对物种的划分有不同的观

点，坚持“小种”概念的分类学家往往将一个类群

分为不同的许多种，这些“种”自然就变为稀有或

濒危了，这类争议的例子有许多[^M]。正如

不同的分类学判断可以将物

种从稀有变为常见，或者从常见变为稀有”。因

此，分类学的主客观原因会造成一些人为的“稀

有”或“濒危”种，这也从另一角度表明了分类学

工作的基础性和重要性。

2保护生物学的基本原理

2. 1进化原理

构成自然群落的许多物种是进化的结果，在

大多数群落中，物种是环境具有意义的重要组成

部分。物种的遗传特征所赋予的生理和行为的特

点都是特定生物区系作用和自然选择的结果。例

如被食动物对捕食动物的反应，食植性昆虫对宿

主植物的反应，都是自然选择调节的结果。这一

原理主要强调自然群落的结构、功能和协同进化

的稳定性不同于非自然的或人工群落。

2.2生态学原理

生态阈值普遍存在于各个生态系统中，低于

或超过这一阈值，生态过程会变成不连续的、混乱

的甚至终止。这一原理表明了许多生态过程和模

式被打断或丧失常常发生在较小的系统中。生态

学原理包括两个主要的推论:生境和演替阶段持

续的时间依赖其规模的大小，“爆炸”减少多样

性。从这一原理可以得出这样的结论:保护区内

物种的存活率部分依赖于保护区的大小。

2.3种群的存活能力依赖其种群的大小

遗传和种群统计过程有一个阈值，低于这一

阈值，非适应的不规则的动力将超越种群的适应

性和稳定的动力，即种群有一个最低生存条件和

种群的灭绝有一个过程。这一原理的主要含义

是，土生种群的存活能力依赖其种群的大小。

2.4自然保护区对于大的稀有生物存在内在的

失去平衡的危机

在大小受到局限和生境隔离的自然保护区灭

闫国华等:保护生物学的原理与方法在珍稀瀕危植物保护中的应用

61

绝是很难避免的。对这种保护区内的很多类群来

说，物种多样性的保持须通过人工的方法，引进外

来资源进行,而这与自然增殖或重建是十分不同

的。用非人工的方法来重建或保持大的或稀有生

物在已被长期隔离的保护区是不可能的。特别是

不同的保护区间的基因交流被阻断时更为困难，

而基因的流动有助于防止种群内的基因发生分

挽救和保护濒危的生物资源，以保证生物多样性

持续发展和利用。

4. 1就地保护

就地保护就是通过在原来生境中对濒危动植

物进行保护，也就是保护自然生态系统和自然生

态环境中受到威胁的动植物种类，这是一种最为

有效的保护措施h81。它不仅保存了植物种群，也

化。

3濒危植物保护中存在的问题

国内不同学科的研究人员在对濒危植物的保

护生物学研究中,将种群生态学、生理生态学和生

殖生态学的理论与方法引人保护生物学领域，丰

富和发展了保护生物学的理论体系和研究方法,

促进了相关学科的发展，为我国濒危植物保护生

物学的研究工作奠定了基础。但是，伴随着近几

年自然环境不断恶化，大量物种面临灭绝的危险，

在相关领域科研人员数量不足，其时间、精力和经

费有限，这种状况导致不可能对所有瀕危物种都

进行单独细致的管理与保护。

我国植物种资源丰富，濒危植物约占17%，

濒危植物保护工作任重道远。就目前研究状况

看，我国从生态学角度已经查清濒危过程的物种

很少，要从理论上提出一种普适性的对策和方法

的素材还显不足。从已发表材料看，对濒危植物

研究大多是以单个物种为研究对象，对各濒危物

种已有的研究成果进行综合、归纳、分析,并应用

于生产实践的研究不多[16'17]。

4利用保护生物学原理对濒危植物

进行保护的对策

保护自然既是人类未来生存的需要,也是当

代生活的需要。世界野生生物基金会（WWF)等

一些重要的国际组织认为，21世纪是生物多样性

保护的关键时期，而珍稀濒危物种应视为优先保

护之列。保护的目标是通过不减少基因和物种多

样性，不毁坏重要的生境和生态系统的方式，尽快

保护了植物赖以生存的生态环境，进而防止了植

物种的继续恶化。通过在当地社区大力开展科学

普及教育和培训，提高当地社区的整体素质，采用

原住民的传统知识把具有传统特色的当地品种和

特有品种保存在传统的农业生态系统中。另外，

根据植物资源的丰富程度，建立一定范围的自然

保护区,作为某种植物资源就地保护的场所，即将

野生居群和近缘种保存在自然生境中。

4.2迁地保护

迁地保护就是将濒危植物迁人到人工环境中

或易地实施保护，即在自然环境以外的地方对保

护对象进行保护[~，是对就地保护的必要补充,

它已经成为全球生物多样性保护行动计划的一个

重要组成部分。在自然条件下，当植物物种面临

退化和灭绝威胁时，人们必须对其进行迁地保护，

从长远的观点来看，对于植物资源的保护和可持

续利用是必不可少的。迁地保护的主要承担载体

为植物园，植物园以收集、保存多样性的植物为基

本特征。因此，植物园应加强对珍稀濒危植物的

引种和驯化,不断扩大栽培。目前，我国建有160

多个植物园，收集、栽培了约23000余种中国区系

植物，占全国种类的65%，其中属于中国野生分

布的13000种；国家第一批保护的389种，稀有、

濒危植物中己有332种被迁地保护，占总数的

85.3%。保护植物在100种以上的有华南植物

园、西双版纳植物园、北京植物园等。这些植物园

已经或正在建立起迁地保护植物的科学记录系统

和微机管理系统，它们被誉为是挽救植物的“方

舟

4.3建立现代化的离体保存基因库

离体保存及其研究始于20世纪70年代，主

要是以组织培养的方式来贮藏种质。贮藏珍稀濒

62

四川林勘设计2021年第1期

危植物的种子、根、茎、叶、花粉等器官、组织或试

管苗于种质库或基因库内，并建立野生植物种质

保存基因库，以便长期保存和满足将来研究需要。

在人工控制的条件下保存种子，可以延缓种子的

衰老过程，从而大大延长种子的寿命。目前正在

深人研究的超低温保存法,是长期贮藏种质的离

体保存方法之一[2°]。这样,不仅可以避免珍稀植

物园对石灰岩石山濒危植物的保护研究;南京中

山植物园提出了植物迁地保护的“鼎足模式”，并

建立起省级植物迁地保护重点实验室等。

今后可运用现代生物分子技术，探索珍稀濒

危植物濒危原因，开展保护原理研究和胚胎发育

过程中的基因表达,解析出这个过程中各个发育

环节的功能基因，然后应用转基因技术，改变胚胎

物在遇到不可抗拒的自然灾害时整个物种灭绝的

悲剧，也可以避免在自然条件下发生遗传变异而

导致珍稀物种的基因流失。

4.4加强珍稀濒危植物的繁殖和放归自然

除了共同的致濒机理外，每种植物还有其本

身的诸多原因。因此，应高度重视珍稀濒危植物

物种的生物学特性及致濒机理的研究，并进行人

工繁育。根据其机理从生理生化等方面进行保

护，通过人工授粉、嫁接、分株、扦插、组织培养，或

对一些种子休眠期很长的物种通过人工调控等措

施，解决它们的繁殖困难。到目前为止，我国己经

成功地繁育了珙桐等1〇〇多种珍稀濒危植物，有

些种类已拥有较大的人工种群，并得到广泛引种

栽培。

但是，引种繁殖这种人为扩大的种群,并不能

完全代替那些野生生境中处于自然进化历程中某

一阶段的自然种群，它们的种群生态位显然不同，

在长期栽培状态下，会丧失野生状态所具有的许

多遗传特性。因此要获得保护珍稀濒危植物种质

的完全成功，仅保存在植物园还不够，而必须将那

些人工繁殖的种群再移植到其原有的生境中，让

其归化自然，生长繁衍，恢复为原来的野生植物状

态。

4.5加强珍稀濒危植物和野生植物资源研究

目前，针对珍稀濒危植物的保护，研究者取得

了一定的成绩，主要体现在植物致濒机理和生物

生态学基础研究、珍稀濒危植物的繁殖技术研究、

人工模拟群落试验、濒危植物分子亲缘地理学研

究〜-”]、有效保护关键技术研究等方面。如华南

植物园对木兰科植物的保护研究;北京植物园、南

京中山植物园、昆明植物园和西双版纳热带植物

园等对珍稀濒危植物遗传多样性的研究;桂林植

发育过程。还可以从分子、细胞、个体、物种和群

落等多个水平，开展植物迁地保护原理、植物致濒

机制及脱濒技术、物种回归等研究。

4.6采取适当措施利用外来入侵物种

据2006年11月6日《文萃报》报道，被列为

世界10大害草之一的水葫芦，已被利用来研制出

了保健化妆品，还可以编成家具、草席、藤箱等产

品以及栽培平菇。我国从美国引进的大米草，用

于防浪护堤、保护滩涂不受海水侵蚀，但由于它的

繁殖能力极强，很快覆盖了我国东南沿海的大片

滩涂，大米草滋生地航道淤塞、滩涂繁殖受阻、海

洋生物大量室息死亡，大米草因而被冠为“食人

草”。2004年，上海专家变害为宝,成功地从大米

草种提取多糖。紫茎泽兰被尼泊尔人变废为宝，

制成了蜂窝煤。

5对濒危珍稀植物保护的建议

目前，我国森林种质资源损失严重，在我国

9000多种森林植物种质资源中，濒危物种占

17% ,约有90%的树种为渐危群体与濒危群体，

全国优树丢失率高达55%以上[18]。与野生动物

的保护相比，野生植物保护的法律法规还不够完

善，社会公众的保护意识还极为淡薄，各级领导的

重视程度仍显不足。同时由于野生植物涉及面

广、识别困难、容易携带等原因，也加大了保护管

理的难度，大量的工作急需开展和完善[^~。

5.1注重区域性珍稀濒危植物保护

建设异地保护群落植物园的珍稀濒危植物保

护应以地区性的野生植物为主，努力提供与其自

然生境相似的环境条件，并应用群落生态学、种群

生态学、生态遗传学等原理，选择园内适宜区域建

闫国华等:保护生物学的原理与方法在珍稀濒危植物保护中的应用

63

构珍稀濒危植物的异地保护群落,保护物种的遗

传多样性和完整性。

5.2进_步加强植物园之间的交流与合作

为使我国珍稀濒危植物保护切实、有效地开

展，需要各个植物园之间进一步加强交流与合作，

共同推动我国珍稀濒危植物保护，加快珍稀濒危

植物资源保护进程。

5.3加大政府支持力度

珍稀濒危植物保护属于社会公益事业，是满

足人类生存和发展需要的一项长期而艰巨的事

业，需要得到政府的大力支持，并为珍稀濒危植物

保护提供政策和资金保障。因此,政府职能部门

应成立相应的管理机构，并加大对植物园开展珍

稀濒危植物保护工作的经费投人。通过建章立

制、责任落实、建立专项基金等措施推动珍稀濒危

植物保护工作的切实、有效开展。认真制定相关

法规、条例和管理办法，推进珍稀濒危植物保护的

法制化。

5.4加强人才队伍建设

植物园珍稀濒危植物保护工作需要各个学

科、各个层次、各个年龄的专业人才共同努力，以

提高珍稀濒危植物保护的有效性。因而，我国植

物园必须采取各种措施，积极推进各类人才的培

训学习，努力培养珍稀濒危植物保护方面的优秀

人才，保证我国植物园珍稀濒危植物保护工作的

切实、有效开展。

5.5加强对植物多样性保护的宣传教育

虽然我国早就制定了《森林法》，也制定了不

少生态保护方面的法律法规，1984年我国又制订

了《中国生物多样性保护行动计划》，但是公众对

植物多样性的重要性仍缺乏认识，特别是对丧失

植物多样性的后果认识不足。因此，加强宣传教

育工作，让公众了解植物保护的价值和意义，通过

各种途径提高公众的植物资源保护意识势在必

行。

5.6开展珍稀濒危植物保护的基础工作和信息

系统建设

我国大部分地区已广泛开展了本地区野生植

物和珍稀濒危植物调查与研究工作，获得了大量

的基础资料和科研成果。随着研究的深入和推广

应用的需要,还应进一步开展植物区系的调查与

研究，建立必要的珍稀濒危树种数据库，研究植物

多样性的信息网络及动态监测技术，建立监测网

络[21]〇

5.7广泛开展植物多样性保护的国际合作

开展国际合作是当代植物多样性保护的重要

措施。可依据有关植物多样性保护的国际公约机

制，结合我国国情,进行合作研究与保护，在管理、

科研、技术领域与国外同行进行交流和合作，促进

我国植物多样性保护工作的深入开展，为保护地

球生态环境作出贡献。

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(下转第87页）

杨珣:国有林场林下经济节点公路设计探讨 87

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总结，才能不断取得进步，提高职业水平。

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