茕茕一树：濒临灭绝的树种，能被科学挽救吗？|《自然》长文

原文作者：Aisling Irwin

一些树种的数量已经稀少到只剩最后一棵活着的植株。一些保护人士希望能把它们全部都留住，但也有人对这一宏大目标提出疑问。

爬上那棵全世界最孤独的树，Viswambharan Sarasan有一个重大决定要做。此前，Sarasan花了多年工夫，才得以接触这棵棕榈科植物—— 苦心酒瓶椰（Hyophorbe amaricaulis）这个物种最后一棵活着的成员，现生长于非洲毛里求斯的居尔皮普植物园（Curepipe Botanic Gardens, Mauritius）。

他爬到树上，朝着一串核桃大小的橄榄绿色果实进发。Sarasan是英国皇家植物园（Royal Botanic Gardens at Kew，下文简称“邱园”）的一位植物学家。历经多次艰难而敏感的谈判，他才获准摘取这棵树的果实——每个里头都有一粒非常宝贵的种子。接下来，还要等待这棵被称为“孤独棕榈”（lonesome palm）的树结出果实后才能采摘。在那9米高处，50颗果实垂手可得，他必须决定自己要拿走多少：需要够让他带回邱园尝试栽培，同时也要给本地的科学家留足工作所需。

“我只有这一个机会，”他说起2006年6月的这次旅行，“但我不想全拿走，后来则一无所获。”

最终，Sarasan带走了10颗果实。这个数字并没有给他带来幸运。

非洲马拉维的Mulanje山（Mount Mulanje in Malawi）是马拉维南非柏（Widdringtonia whytei）唯一的自然栖息地。2019年，马拉维南非柏仅余7棵成熟植株存活。由于开展了保护工作，如今已有50万棵南非柏正蓬勃生长。来源：Morgan Trimble/Alamy

有关宣传一般会把树木的生存困境归咎于森林砍伐，但这不是它们面临的唯一危机。地球上近1/3的树种（17,500余种）正面临灭绝，这个数字超过了受威胁哺乳类、鸟类、两栖动物、爬行动物加起来的两倍[1]。矛盾的是，大规模植树往往仅种植单一树种，反而加剧了这个问题。当前，全球有数百位植物保护人士正在奋力工作，挽救加速走向灭绝的树种。

“我们不该放弃任何一个树种。”国际植物园保护联盟（Botanic Gardens Conservation International，BGCI）主席Paul Smith说。国际植物园保护联盟是总部设在伦敦的非营利机构，参与领导了这场力保全球受威胁树种存续的运动。

然而时间紧迫，阻难重重；气候变化和生态趋势都在跟他们作对。

澳大利亚堪培拉大学的生物多样性治理专家Peter Bridgewater认为，不可能为每个树种都找到自然栖息地，因为气候变化正在非常彻底地改变着各种生态系统。觉得这个目标可行的科学家“都在建空中楼阁”，他说。

生长于毛里求斯居尔皮普植物园的这棵“孤独棕榈”，是苦心酒瓶椰这个物种最后一个活着的成员。研究者们努力帮助“孤独棕榈”繁育已有多年，但都没有成功。来源：Vincent Florens

被忽视的树木

但是，比起种种濒危哺乳动物和鸟类的故事，树木的生存困境往往不为人所注意。为了让树木获得更多关注，2016年，国际植物园保护联盟与世界自然保护联盟（International Union for Conservation of Nature，IUCN）合作，组织了后者有史以来规模最大的自然保护评估项目——全球树木评估（Global Tree Assessment）。期间，数百名植物保护人士搜寻了雨林、山地和受冲突影响的地区。有些时候，可供参考的可能只有一份皱巴巴的标本，或是某位作古已久的探险家留下的陈述。

“全球树木评估”2021年发布的报告显示，项目共发现了58,497个物种，其中17,510种面临威胁[2]。报告发表迄今，这17,510种树木中约有2800种被列为极危。约142种树种被认为已经野外灭绝（见“面临威胁的树木”）。2022年，另一个团队进行了建模估算，认为仍有9,000种树尚未被发现[3]。

来源：参考文献2

重要的不只是树木的数量，还有树种的多样性，因为单个物种可能会是一整个生态网络的基石，其消失可能导致一连串的物种灭绝，最终使生态系统崩溃。

瑞士日内瓦的私营组织弗兰克利尼亚基金会（Franklinia Foundation）为树木保护工作提供资助，并支持了“全球树木评估”项目。该基金会总干事Jean-Christophe Vié表示，强健而多样的生态系统，碳固存能力也更强。Vié指出，任一种树都不能被视作可抛弃的，因为这会开个坏头，让每个开发者、农民和伐木者找到理由，弄走任何受威胁的树种。

但是，国际生物多样性目标中，树木保护却难觅踪影。究其原因，部分在于树木保护从属于若干总的植物保护目标，但也在于植物往往不如鸟类等动物惹人注目。国际植物园保护联盟保护事项优化负责人Malin Rivers表示，需要让树木得到评估，以便生态学家保护它们。

“看看哺乳动物、鸟类、爬行动物：进行政策讨论时，这些物种的数据都能摆出来。”Malin Rivers说，“分类学让物种有了名字，保护性评估让物种能够发声。”

保护和繁育

有了“全球树木评估”的受威胁物种名录，植物保护人士已在按图索骥，着手重点保护一些物种和类群。Smith说，保护这些濒临灭绝的树种，最好的办法是在自然栖息地就地保护。如果不成，研究者会尝试在实验室、温室和植物园里栽培这些树种的种子。

“全球树木评估”的结果显示，近2/3的受威胁树种是在已得到保护的区域发现的。评估强调，扩大保护区域的面积，加强这些区域的保护工作，是树木保护的一项重要任务。

可能采取的保护措施包括控制放牧、针对特定树种施行全国性的禁伐令，或专门划出小块土地，种植专供人们收集花和果实的树，而不伤及更大的种群。例如，加勒比海东部的多米尼加岛上，人们为制香采集树脂，导致马蹄果属的Protium attenuatum纷纷死亡；采脂切口法稍作调整，便遏止了对树木的破坏。

但是，有些树种的存活数量实在太少，只对区域实施保护已经不够了。

非洲坦桑尼亚的森林栖息地中，笠桐属的Karomia gigas正面临真菌杀死种子的威胁。来源：Kirsty Shaw/BGCI

在非洲的坦桑尼亚，种子生物学家Fandey Mashimba正在研究一种高大树木Karomia gigas的极小种群。这种树木有着椭圆形的大叶子，和十分特别的纸样果实。20世纪80年代，人们曾认为这种树已经灭绝，但2011年，坦桑尼亚达累斯萨拉姆大学的植物学家又发现了6棵左右的K. gigas植株。仅保护栖息地是不够的，因为一种真菌会杀死K. gigas未成熟的果实。Mashimba受坦桑尼亚林业部门委托，负责监控几棵植株的结果动态，努力抢在染上真菌之前把果实采走、杀菌并繁育种子。

Mashimba和同事用K. gigas 种子培育出了数百株幼苗。但结果是，只有三株宝贵的植物活了下来，Mashimba透过办公室的窗口，观察着这三棵树在微风中拍打着它们的大叶子。2018年，坦桑尼亚林业部门还向美国的密苏里植物园分发了6000个K. gigas果实。在那里，植物学家Roy Gereau监督了从中提取并培育的24000颗种子。这些种子只栽培出了30棵植株。2021年，一棵树苗开出了一朵淡紫色的小花，一天之内就凋谢了。待到其中两棵树同时开花时，植物学家会尝试异花授粉。

去年，美国密苏里植物园的30棵K. gigas 中，有一棵开了一朵小花，花期只有一天。来源：Cassidy Moody/Missouri Botanical Garden

Mashimba已经算幸运了：K. gigas至少还能结出种子。有些树种根本结不出种子，因为它们的传粉者已经消失了；还有一些树种只有一种性别的存活个体。例如香港的穗花杉（Amentotaxus argotaenia），存活植株绝大多数均为雄性。人们找遍全球，才在英国的爱丁堡皇家植物园找到了一棵雌性穗花杉。科学家随即分发了这棵雌性穗花杉的扦插枝条，种植在存活雄性周围。密苏里植物园的生态恢复专家Gunter Fischer介绍，这些植株开花后将会开始繁殖，但这可能会花上30年。

即使科学家成功从濒临灭绝的树种上获取种子，让种子发芽也可能困难重重。有些种子会进入自我保护的休眠状态。不同的种子解除休眠状态的条件也各不相同，只能通过加热、冷却或切割才能萌发。在自然条件下，休眠可能持续数年。科学家尝试通过培养植物的胚（植物种子中发育为根和茎的一小部分）规避种子的休眠状态，这一过程称为胚拯救（embryo rescue）。

千方百计

居尔皮普植物园的这棵“孤独棕榈”年事已高，细长纤弱，且遭遇过伤害，结种子、长幼苗等诸多方面都存在问题。20世纪80年代以来，许多挽救的努力都无功而返。困难之一是，这棵树的雄花和雌花不同时开放以免自体受精。科学家们用上梯子和刷子，以实现花粉的采集、储存和转移。

2006年Sarasan带回邱园的，正是一次人工授粉项目收获的果实，每颗果实中都有一粒种子。Sarasan知道“孤独棕榈”的种子直接种不会发芽，便展开了胚拯救工作。他认为，种子这么少，没有条件一一实验不同的培养基，只能竭力猜测哪种成分的培养基最好。

“那时我保护欲好强，”Sarasan说，“我感受到的是责任感、兴奋，还有对损失这些种子的恐惧。”

Sarasan说，小苗长到25厘米长。但突然某天，它们白色细根变褐了，随后就死了，无疑是因为培养基出了点小差池。

另一些工作因横生枝节而泡了汤。2010年，邱园园艺科学家Carlos Magdalena前往毛里求斯考察，费了很大工夫，才收集到一些刚从这棵“孤独棕榈”上采下的果实。采下的5颗果实保存在附近的一个冰箱内，但由于误解，有个不知道这些果实珍贵之处的园艺工人吃了其中两颗。回到邱园后，其它果实里的种子也没能发芽。

Magdalena曾抢救过一系列植物物种，这次失败让他耿耿于怀。水汽氤氲的邱园温室收容了各种丧失了野外栖息地的植物，有时，漫步其间的Magdalena会觉得，自己是阻挡这些植物走向永久灭亡道路上的唯一屏障。

José Luis Marcelo Peña明白这种感受。2018年，这位秘鲁国立哈恩大学的分类学家跋涉在秘鲁马拉尼翁山谷内一片陡峭干渴的林地中，发现了一棵开着浅绿色花朵的树：枣榄属的Pradosia argentea——这个物种已被认为灭绝了。

Marcelo Peña说：“这种幸福感独一无二，难以言表。”诸多调查显示，这片区域还有200棵P. argentea，但都遭受着农业迫在眉睫的威胁。

就在Marcelo Peña准备着手挽救这些树的时候，COVID-19疫情爆发，封锁开始了。虽然无法使用大学内的设施，但通过国际植物园保护联盟的远程协助，Marcelo Peña还是在家里完成了从紫色果实中获取400颗种子的工作。其中，60多颗种子发了芽，20棵幼苗成活了。第二年，他使用了新的种子，再次尝试繁育工作，但一种真菌让种子全军覆没。

说罢，Marcelo Peña摘下眼镜，擦了擦眼角的泪水。“这是一份重大的责任。”他说。虽然有20株幼苗的小小成功，但Marcelo Peña已在考虑下一步工作——让植株回归野外。他说，当地人近来才开始关注到P. argentea。他们如今正支持着保护余下的植株，但他们同样也需要空间来耕种，这可能会让那些幸存的树面临风险。

回归野外

在野外欣欣向荣对K. gigas也是个遥远的梦想。坦桑尼亚林业部门及其合作方正在为濒危树种配备种子繁育点和苗圃。但未来仍迷茫不定，主要是因为新栽培的植株可能同样无法抵御这种不明真菌。

“这些可爱的生物还活在园子里——或许我们只能这样聊以自慰了。”Gereau说。

一个由密苏里植物园实施的项目栽培出了30棵K. gigas植株。来源：Cassidy Moody/Missouri Botanical Garden

不过，让树种重回野外的工作是有可能大获成功的。国际植物园保护联盟指出，非洲马拉维Mulanje山的树种保护项目是成功的典型。Mulanje山是马拉维南非柏唯一的自然栖息地。由于非法采伐，2019年，存活的马拉维南非柏成熟植株仅余7棵。但是，马拉维林业研究所（Malawi’s Forestry Research Institute）和当地民众通力合作，让马拉维南非柏种群重获新生。截至2022年，马拉维南非柏的数量恢复到了50万株，南非柏保护工作也成了当地很多人的谋生手段。

Smith表示，繁育工作本身其实还算容易。相比之下，毛里求斯的生态学家面临着更艰巨的工作。在外地植物学家的协助下，毛里求斯野生动物基金会（Mauritian Wildlife Foundation）正努力同时抢救多个极危物种，但不同物种的繁育成效大相径庭。有些树种的数量恢复极快，包括某些仅余1棵植株存活的树种。但是，同样列入该项目的“孤独棕榈”，繁育仍然不见起色。

毛里求斯的H. amaricaulis 植株。科学家正为进行了人工授粉的花朵罩上保护网。来源：Atmah Toocaram

第四次尝试开始了。植株四周挂上了防护网，用于收集开出的雄花，以便把花粉储存起来，待雌花开放时进行人工授粉。法国布雷斯特国家植物温室的植物学家Stéphane Buord力求克服Sarasan遭遇的种子过少的问题，于是，他利用另一种酒瓶椰Hyophorbe vaughanii的大量种子展开了工作。H. vaughanii也生长在毛里求斯，是“孤独棕榈”的近亲。历经数年，Buord及其团队开发出了一套复杂的技术方案，成功诱导H. vaughanii胚胎长成了有根系的、成功在试管外存活的树苗。目前，Buord正等待着把这套方案用在“孤独棕榈”的种子上。

如果方案成功，那么，“孤独棕榈”最终可能重归国家公园或野外。毛里求斯国家公园和保护局的环境保护学家Kersley Pynee有过让其它乔木和灌木物种回归野外的经历，他说这是一项艰巨的工作。真菌、害虫等各种攻击者，都可能导致植物死亡。据他介绍，近来，有人在野外种植了一千棵开花灌木——岛风铃属Nesocodon mauritianus的小苗，现在只活下来5棵。

Smith表示，这完全在意料之中。自然环境中，树木结出的种子数量极大，但由于病虫害、林火、竞争光照和营养物质等自然界中的种种危险因素，只有一小部分种子能够发芽、成活。

树木博物馆

全球树木运动（Global Trees Campaign）迄今已栽培出了300个受威胁树种的数十万株树苗。但是，对于无法再在野外存活的树种，除了在人工环境下栽培收集一棵活体植株，或者把种子储存到种子银行，就别无选择了。

作为《生物多样性公约》（Convention on Biological Diversity）的一部分，2011年全球植物保护战略（Global Strategy for Plant Conservation）的目标之一，是在2020年前通过活体收集或种子银行保存至少75%的受威胁植物，但该目标未能实现。不仅如此，简单地干燥和冷冻种子并不总是有用。当然，还有一些技术可用于植物保护，例如超低温下快速冷冻种子的低温贮藏（cryopreservation），但它对许多国家太过昂贵且不可行。不仅如此，2018年，就有植物保护人士警告说[4]约1/3种树木的种子无法储存，主要原因是种子会在干燥过程中死亡。

Smith并不认为植物保护的前景黑暗至此。他表示，种子银行、低温贮藏、保育点、各类植物园，有很多方法可以“为我们争取时间”。

政府和企业都在植树，力求通过碳固存实现碳排放目标，这种大规模植树的趋势可能会利好树木保护。Smith表示，大规模植树做得不好（当前很多植树项目有此问题），可能破坏生物多样性；做得好，就能抢救许多种物种，所以，这“是我们必须积极参与的趋势”。

南非发现的一棵伍德苏铁（Encephalartos woodii），19世纪00年代后期移植至邱园。这是迄今在野外发现的唯一一棵伍德苏铁。来源：Andrew McRobb/RBG Kew

为了加强植树项目对保护生物多样性的作用，国际植物园保护联盟及其合作方针对植树项目拟定了一项认证，称为全球生物多样性标准（ Global Biodiversity Standard）。

物种保护也可以借助日益兴盛的生态恢复运动的东风。目前，全世界已有10万余个生态系统恢复项目，帮助生态系统进行碳捕获和提供必要服务。

Smith认为，囊括本土物种有助于此类项目更好地开展。但是，美国奥尔多•利奥波德基金会（Aldo Leopold Foundation in Baraboo, Wisconsin）生态史学家Curt Meine认为，生态恢复专家更关心的是生态系统的整体功能，而不是单个物种的情况。不仅如此，他们还希望生态系统为人类提供多种服务，包括可持续地维持人类生计。一些人承认，树木保护工作应当有一席之地。“我确实认为保护树木非常重要，而且能从中学到很多东西。”美国康涅狄格大学的生态恢复专家Robin Chazdon说。

但是，当前的生态恢复项目并不足以囊括所有的受威胁树种。Chazdon表示：“这不会是能保护所有受威胁树种的办法。”

一些生态学家还有更深的担忧。Bridgewater指出，植物保护人士和生态恢复专家的种种努力，都没有把气候变化纳入考量。

Bridgewater说：“归根结底，所有这些工作都假设一切是恒久不变的。”但是，他指出，很多树种，乃至生态系统整体，在当前分布的区域都将无法生存了。

“你可以拯救每一个树种，但拯救树种并不是人们想的那样——植株栽培在植物园里，或更大的、受到管理的保护区里，栽培地点是适合存活的地方，而不是它们现在生长着的地方。”

不过，这些树木拯救者们被发自肺腑的动力所驱使：他们害怕将会永远失去那些物种，失去每一个物种丰富、独特、不可替代且往往未经认识的个性。

“我只是在这颗星球上活上区区几十年的微小人类，无权中断数百万年演化历史，” Vié说，“每个物种都自有其价值。”

参考文献：

1. Botanic Gardens Conservation International & Fauna & Flora International. Securing a Future for the World’s Threatened Trees — A Global Challenge (BGCI/FFI, 2021).

2. Botanic Gardens Conservation International. State of the World’s Trees (BGCI, 2021).

3. Gatti, R. C. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 119, e2115329119 (2022).

4. Wyse, S. V., Dickie, J. B. & Willis, K. J. Nature Plants 4, 848–850 (2018).

原文以The loneliest trees: can science save these threatened species from extinction?为标题发表在2022年8月31日《自然》的新闻特写 版块上

© nature

doi: 10.1038/d41586-022-02765-x

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