三峡库区消涨带特有濒危植物疏花水柏枝和丰都车前的保护研究

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三峡库区消涨带为长江水位节律性涨落导致长江两岸土地周期性的淹没和出露的特殊生态区域,该区域位于三峡水库淹没区。随着三峡水库的逐步蓄水,三峡库区消涨带的植物保护日益紧迫。  本文通过对三峡库区消涨带维管植物区系的调查表明:该区域种类比较丰富,计有维管植物83科、240属、378种、26变种和2变型;地理成分复杂,联系广泛,温带成分占优势;区系组成表现进化性,生活型组成以多年生草本、一年生草本和灌木为主;地方特有成分不多,但中国特有种类比较丰富。疏花水柏枝和丰都车前为该区域的特有植物。通过对该区域123个群落样方资料的双向指示种分析法(TWINSPAN)和除趋势对应分析法(DCA)的群落分析。结果表明:三峡库区消涨带植被可分为4个植被型20个灌草植物群落;疏花水柏枝灌丛和丰都车前群落为本区域特有植被类群;分类结果反映了植物群落与环境梯度间的关系,表明水淹时间和土壤湿度是该区域植物群落组成和空间分布的主要限制性影响因子。  本文在对疏花水柏枝地理分布、种群大小和群落结果调查和分析的基础上,开展了水柏枝属系统学、遗传学和繁殖生物学研究。结果表明疏花水柏枝仅分布于湖北宜昌至重庆巴南间的12个县级单元,31个居群9万余株。该物种具有喜温湿、耐水淹和生长反季的生长习性,具有种子多、易扦插的繁殖优势。疏花水柏枝灌丛由12个群落组成,具有物种少、水淹前后物种组成有差异的群落结构特点。对核糖体DNA间隔区(ITS)和叶绿体psbA-trnH基因间隔区序列的分析肯定了疏花水柏枝在水柏枝属中的分类地位,三峡库区可能是水柏枝属起源和扩散的次中心。利用等位酶分子标记,我们对9个自然居群和1个迁地居群的遗传多样性和结构进行了研究。结果表明,疏花水柏枝的自然居群中存在较高水平的遗传多样性,且迁地居群表现了高的遗传多样性。遗传多样性主要存在于居群内,只有12.8%的遗传变异出现在居群间。9个自然居群间表现了较大的遗传隔离,并且只有低水平的基因流来维系居群间的遗传交换(Nm=0.126);已有的迁地保护对遗传完整性的保育是比较成功的,同时,以上这些遗传信息的获得和遗传材料的补充将对今后保护回归策略的制定起到重要的作用。对疏花水柏枝繁殖生物学的研究表明土壤类型、土壤含水量和种子脱离果实的时间对种子发芽率的影响都极为显著;迁地保护居群的植物能正常开花结实,种子也能正常发芽。疏花水柏枝野外灭绝的主要原因是三峡工程建设而导致其野外生境消失,目前的保护措施是有效的。  本文对丰都车前的地理分布、种群大小、群落学、分类学和生殖生物学进行了研究。调查表明丰都车前仅分布于三峡库区消涨带的三个江心岛上,总共290株;其群落结构简单,物种少。同广布种车前和北美车前的繁殖生物学的比较研究表明:丰都车前果期长,种子不适宜长距离输移和植物的后代贡献率低可能是丰都车前狭域分布和数量稀少的主要原因。  随着三峡水库的逐步蓄水,丰都车前和疏花水柏枝的自然分布区已于2006年全部水淹,使其成为因三峡工程建设而导致自然生境和野生居群全部毁灭的两种地方特有植物。本研究结果和已有的保护实践对三峡库区消涨带的植物保护策略的制定提供了理论依据。
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