这是一个普通人是难以到达的生境，
是一个隐秘的花园，
也就是我们所说的冰缘带。
徐波 · 西南林业大学副教授
格致论道 · 湾区第19期 | 2022年9月23日 广州
大家好，我是西南林业大学的徐波。我从事冰缘带植物多样性研究，每年都会到藏区进行1-3个月的植物学野外调查。上个月我刚刚从西藏回来，在西藏调查的时候，我每天穿的是一身羽绒服。这次是我第一次来广州，我发现这里的人和天气都非常“热情”。
我来的时候查了一下，广州的海拔大概30米左右。大家肯定知道地球上最高的点是哪里？没错，就是喜马拉雅山脉的珠穆朗玛峰。那大家可以猜一下，开花植物分布的最高极限是多少？登山家告诉我们，目前开花植物分布的极限是海拔6400米，在珠峰的北坡。这是一个普通人是难以到达的生境，是一个隐秘的花园，也就是我们所说的冰缘带。▲ 红圈内即高山冰缘带
它是地表最高的植被带，自然条件非常严酷。这里海拔高、紫外线强烈、缺氧、昼夜温差大、土壤基质非常贫瘠。同时缺少动物，特别是缺少一些传粉昆虫。在这种特殊的环境下，植物是非常少的。它是高等植物分布的极限，很多植物是嗜寒喜旱的。因为冰缘带海拔很高，受低温控制，所以对全球变化非常敏感。冰缘带普遍分布在世界各地的高山上，在中国主要分布在中国西南的青藏高原。这张照片是从昆明飞往拉萨的航班上拍摄的。我们从空中俯视，这里是一个无人区的冰缘带，看似很荒凉。这张图展示的是在四川康定折多山海拔4600米的一个冰缘带。大家看到照片里面有一个人没有？图片中间红色的小点就是我。很多人很好奇，这么荒凉的一个生境，你上来干什么？我们再走近看一下。这张图是在西藏吉隆中尼边界的无人区，雪山背后就是尼泊尔，可以说是一个隐秘的世界。但在岩石缝隙里面有很多植物，生机盎然。已完成：20% //////////
国内冰缘带植物多样性的研究历史，最早可追溯到1938年。吴征镒先生最早关注了这一特殊的生境。1981年，中科院植物研究所李渤生研究员，第一次用冰缘带来描述这一特殊的植被类型。1986年，我的导师孙航研究员开始研究冰缘带。研究表明冰缘带植物非常特殊，需要密切关注。2006年，我非常幸运遇到了我的导师。当我第一次用了两天时间，从金沙江干热河谷爬上哈巴雪山冰缘带的时候，我完全被这一隐秘的冰缘带世界征服，从此坚定了从事冰缘带植物多样性研究的决心。在过去10多年，我开展了大量的野外调查。这是我们去西藏总会路过的一个山口——东达拉山，它是318国道上第一个5000米的垭口，现在已经成为一个“网红打卡地”。我们路过这个地方，往往也会习惯性的合影，因为这里对于很多人来讲是人生的“新高度”。在过去很多年里，我身边的学生换了一批又一批，但我从没有忘了自己的初心，一直在坚持高山冰缘带植物多样性的研究。2014年，在导师还有研究团队的帮助下，我们完成了横断山区冰缘带植物多样性的研究，出版了《横断山高山冰缘带种子植物》，表明这个区域的植物多样性是非常丰富的。当然，我没有停下来，仍然在路上继续探索。这是今年我出野外的情况，身边的人又换了一批。已完成：30% //////////
如何开展这样的工作呢？我们会借助大量的文献还有标本，这些是站在前人的基础上。当然，因为冰缘带的研究充满了很多未知，还有很多空白和不足，所以我们更多的是依赖大量的野外调查，进行标本采集、种子采集以及分子材料采集，还有野外的观察、记录。这些都非常关键，甚至很多是第一手的科学资料。在野外调查的时候，能欣赏祖国的大好河山，去到6000-8000米的雪山。在野外也难免会遇到一些意外情况。塌方、泥石流都是常见的，有时甚至会遭遇雪崩。有些学生因第一次到高海拔地区，不适应环境，可能会出现高反现象，甚至昏厥这种情况我们都遇到过。有时学生因体力不支，爬山的时候走丢了，这种情况也经常遇到。我甚至遇到过狼群。很多人问我“你害怕吗？”坦白讲我当时真的不害怕，我甚至没有正眼看它们一下，而是继续工作。为什么？因为我也饿了一天了。经过我们的研究，冰缘带植被展现出以下特点：首先冰缘带的植被是非常稀疏的，种群很小，群落结构非常简单。
上面这是云南德钦县白马雪山的冰缘带，海拔大概4600米，植被非常稀疏。但植被稀疏并不意味着没有植物。我们走近了看，在一些岩石缝隙间，一些植物长得比较矮小。▲ 左：栓果芹 Cortiella hookeri
右：短莛韭 Allium nanodes
左图是栓果芹，它是我们熟悉的蔬菜——芹菜的表亲。大家都知道芹菜有多高，但是栓果芹高度不及5厘米。右图是短莚韭，我们吃的大葱、韭菜就是它的表亲，它在高海拔地区长的高度也不及5厘米。很多高山植物，为了适应冰缘带的环境，都长得比较矮小，且常以多年生草本的形式存在。这是西藏定日普士拉山，海拔大概5300米。近处是高寒的稀疏草地，远处是流动的流石滩。不知道诸位找到我没有？黄圈这里就是我。我为什么趴得那么低呢？因为植物特别矮小，为了观察记录植物，我必须俯下身，尽可能接近它。▲ 杜鹃花、柳等低矮灌丛
在冰缘带也有一些为数不多的木本植物，主要是一些低矮的灌木。▲ 扇叶垫柳 Salix flabellaris
高海拔地区有一类柳树叫垫柳，照片中这个是扇叶垫柳，它与我们熟知的柳树在进化上属于同宗同源的关系。这个扇叶垫柳非常矮小，它有多矮呢？它的高度一般不及5厘米。它紧紧地贴近地面，像地毯一样横向铺展。这里给大家圈出4只熊蜂，通过熊蜂作为参照物一比较，你就知道它有多矮了。与世界各地的高山植物进行比较，我们发现青藏高原地区的植物种类是非常丰富的。在青藏高原东南部的横断山地区，经过我们的研究有942种种子植物。这个数量可能并不大，但却是世界其他高山地区植物总数的3-6倍。可见中国青藏高原，尤其是横断山区的物种多样性是非常丰富的。▲ 左：萎软紫菀 Aster flaccidus 、水母雪兔子 Saussurea medusa
中：矮垂头菊 Cremanthodium humile、孙航雪莲 S. sunhangii
右：绿香青 Anaphalis viridis
最优势科的代表是菊科，常见如紫菀、垂头菊、香青、火绒草，还有这个雪莲花，都是冰缘带上比较常见的菊科植物。▲ 左：腺瓣虎耳草Saxifraga wardii（摄影：牛洋）、半球虎耳草 S. hemisphaerica
右：区限虎耳草 S. finitima 、拟小斑虎耳草 S. punctulatoides
冰缘带上优势的属是虎耳草属。大家可能对这个属并不是很了解，这个属在高海拔地区往往是低矮的小草本，长得比较矮小。 整个横断山区冰缘带种子植物942种，其中有587种是中国独有的，也就是说除了中国其他地方是没有的。另外，在942种里又有797种分布是仅限于青藏高原地区的，比例也非常大；其中295种是分布局限于冰缘带的。在这种特殊生境，就有很多独有的植物。
这里给大家展示的一些冰缘带独有的植物。像合头菊、香格里拉芥，还有白马芥以及垫紫草等，这些植物与低海拔的植物显著不同，差异很大。 冰缘带海拔高，生境比较残酷，为了适应当地的环境，经过长期的演化，很多植物的花型变得非常奇特，花色变得非常艳丽，自然就产生了很多丰富的、有价值的花卉资源。它为什么长得那么奇特，花色为什么艳丽？大概有两方面原因，一方面就是因为海拔高，紫外线很强烈。紫外线对植物会造成一定的损伤，植物体内会产生丰富的花青素，降低紫外线对植物的损害。另一方面，海拔高缺少传粉昆虫，花型奇特和花色艳丽可以吸引为数不多的昆虫，为其繁殖提供便利。▲ 上：绵毛植物
中：垫状植物、温室植物
下：隐蔽色植物（摄影：孙航）、垂头植物（摄影：杨扬）
在残酷的冰缘带环境下，我们的科研工作者到山上开展工作，一般会全副武装，要保温、要防雨、要防晒。那植物怎么办呢？植物也会产生一些特殊的适应构造来武装自己：有些植物演化成垫状；有些演化成绵毛状；有一些有温室结构；还有一些植物变得很“低调”，叫隐蔽色植物；也有一些植物学会了“谦虚”，叫做垂头植物。垫状植物是多年生的植物经过辐射生长呈紧密垫状，就像我们沙发上的靠垫一样。垫状结构适应能力非常强，它保温、保水，还可以积累养料，很好地适应了冰缘带的环境。所以垫状植物在高海拔地区往往形成优势的群落。▲ 上：密生福禄草 Arenaria densissima
中：中甸丛菔 Solms-Laubachia zhongdianensis
下：垫状点地梅 Androsace tapeta
上面这张图是垫状植物密生福禄草，上面长了粉红色的花。密生福禄草不仅自身长得很好，同时也为高山冰缘带的植物生长提供了护理作用，可以提高冰缘带局部环境的物种多样性。▲ 囊种草 Thylacospermum caespitosum青藏高原最大的垫状植物叫囊种草，我曾经见过一个直径接近两米的囊种草。这张照片是2007年拍摄于海拔4600米的云南香格里拉大雪山。听我的导师讲，这株囊种草估计有几百岁的年龄。因为大雪山植物种类非常丰富，所以我经常去大雪山调查。后面每次去大雪山的时候，我都会跟我的老朋友囊种草亲密的合影。这样的照片我大概有10多张，因为我去了大概有10多次。▲ 左：塔黄 Rheum nobile，云南香格里拉红山，4700米右：苞叶雪莲 Saussurea obvallata，西藏林芝，4800米温室植物也是冰缘带一种常见的适应特征，它的特点就是花序被半透明的苞叶覆盖，苞叶丧失了光合作用的功能。但是，它演化出另外一个功能，起到了保温、防水、过滤紫外线的作用。同时它还可以为高海拔地区的小昆虫提供短暂的避难所。像左边这个长得很高大、形状像塔一样的植物叫塔黄，它是整个喜马拉雅地区高山上最高大的草本植物，甚至可以长到2米高，是整个喜马拉雅地区冰缘带的明星物种。右侧这个是苞叶雪莲，它与武侠小说里面讲的雪莲花是表亲。▲ 左：水母雪兔子 Saussurea medusa，西藏八宿安久拉山，5000米右：绵头雪兔子 S. laniceps，西藏林芝色季拉山，4900米这是绵毛植物，它的花序和叶片密被绵毛，这个绵毛可以起到保温、防水，还有防止食草动物吞食的作用，因为这种毛会影响食草动物的口感。右图我们一般叫做雪兔子，在藏区很多老百姓把它称为“雪莲花”。很多人受到武侠小说还有电视剧的误导，认为吃了雪莲花可以“王者归来”。但其实这严重夸大了它的功效，它的实际作用很有限，吃雪兔子或者雪莲花的功效还远远不及吃萝卜和白菜。目前这两种植物已经列为国家保护植物，严禁盗采、盗挖。▲ 左：鳞叶紫堇 Corydalis bulbifera（摄影：D.E. Boufford）中：囊距紫堇 C. benecincta（摄影：沐先运）右：梭砂贝母 Fritillaria delavayi（摄影：孙航）这是一种奇特的植物，叫隐蔽色植物。在高海拔地区，很多植物争先恐后把自己装点得非常漂亮，尽可能多的吸引昆虫为自己传粉。但是有一类植物选择了不同的路线，它变得非常“低调”。这有一个好处就是不容易被天敌发现，可以避免天敌的取食，即便开花的时候颜色也不是很鲜艳，它也够能很好地适应冰缘带这种环境。▲ 左：紫茎垂头菊 Cremanthodium smithianum我们知道高海拔地区是没有树木的遮挡，很多植物直接暴露在自然环境里面。可能前一刻是强烈的紫外线照射，阳光明媚，一片云过境，瞬间就变天了，可能会突然下雨。高海拔地区的雨水是非常冰冷的，甚至在夏季也可能发生降雪这种现象。植物的花朵如果仰面朝天开的话，强烈的紫外线会破坏花里边的繁殖结构，同样冰冷的雨水也会影响花的发育。为了适应这种环境，经过长期演化，有一类植物它选择了“低头”。这即避免紫外线的直接照射，也避免冰冷雨水的直接冲刷，我们把它叫垂头植物。青藏高原面积非常大，冰缘带的研究仍然存在着很多的空白地区。这里的三张照片是我在珠峰东坡进行调查时候留下的影像资料，这是一个无人区。一谈到珠峰，大家心中都有一个典型的形象，就是一个巨大的锥体，其实看到这个形象的位置在珠峰的北坡。珠峰东坡是一个历史上中国学者没有做过任何调查的区域，但是在100年前，英国的调查队在这个区域进行调查，有过一些重大的发现。所以我就决定到这个地方进行调查，2017年的时候我第一次去，2018年的时候又去了一次，当然是不同的月份，2022年的时候我又去了一次。我发现了一个定日雪兔子。这个物种2002年的时候在尼泊尔珠峰的南坡第一次被命名。当时很多人说中国应该有这个物种，但是没有任何的标本记录。左上是在2017年，我们团队采集了第一份标本，证明这个物种中国确实有，当时我内心是非常激动的。右上那张图片是我今年拍摄的。下面是我跟它的一个合影。 对于空白地区还有一些新的发现，我们发现了大约10多个新物种，在此之前中国是没有记录的，有些甚至是科学界都没有任何描述的。比如上面的马先蒿属植物、风铃草属植物。 从研究意义来讲，因为海拔高难以到达，冰缘带还有很多的未知。因为环境很残酷，很多植物一生只开一次花，结一次果，像图中展示的绿绒蒿。为什么会这样？还有很多奥秘等待我们进一步去研究。同时这个区域是受低温控制的冷界，全球变化势必会对冰缘带的植物造成影响。那么，这些植物如何响应气候的变化？植物多样性研究为冰缘带的植物保护，还有花卉资源、药用资源等开发利用，提供了本底资料，同时我们的研究也可以为其他学科提供参考资料，可以用于研究植物的生态适应、繁育机制等等。当然植物的特异性基因还是潜在的遗传资源。那么，这么重要的、这么特殊的冰缘带，我们应该如何保护它？首先我们要了解它，唯有了解才会关心，唯有关心才会行动，唯有行动生命才有希望。如果说吴征镒先生是冰缘带这个命题的命题人，我的导师是一个开题人，那么我希望我通过自己的努力，成为一个满意的、合格的答题人。为公众打开一扇窗，推开一扇门，让公众了解这个隐秘的花园。希望大家可以通过我们的研究，更多关注高原植物，保护生命绿洲。谢谢大家！
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