科学网—国家植物园应推动植物收藏从“全面覆盖”向“战略聚焦”范式转变
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2025-6-16 14:22
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阿诺德树木园活 植物 收藏 专项 计划:活 植物 收藏案例研究
【内容提要】
哈佛大学阿诺德树木园于 2015 年启动了一项宏大的植物采集计划 ——“ 活植物收藏专项计划 ” 。在该计划启动前,树木园经历了多年的战略规划,系统评估了其著名 的 温带木本植物活植物收藏的核心价值、优势与不足,设定了将深刻塑造 其 植物收藏及其研究保护潜力数十年乃至数世纪的目标。 专项计划 以核心属、保护价值、系统发育多样性、生物地理代表性和气候变化响应为目标生成优先采集 “ 目标物种清单 ” ,最终确定了需要从野生种群 优先 采集 的 395 种 优先级 物种 。 迄今,开展了 26 次专项考察及多渠道采集活动,已经 采集 263 种最高优先级目标物种 631 号,完成总体目标的 66.6% 。此 计划 不仅是阿诺德树木园发展史上最具变革意义的研究性 收藏 行动, 也被认为是 当代植物园系统性 收藏 发展的典范。 其经验在于 前瞻而务实的战略规划与目标设定、高标准的信息档案记录和报告标准执行以及与合作伙伴信任关系构建 , 值得我国国家植物园时代受威胁植物保护借鉴 。
图1 新 疆野苹果(Malus sieversii)
1. 引言
博物馆在社会中占据核心地位 :向参观者解释自然世界和人造环境,培养探索精神,教育 全 年龄段人群,并为后代保存标本以供未来使用。植物园树木园是博物馆界充满活力的成员,致力于研究、教育、保护和公共服务。活植物收藏除了具有令人惊叹的美学价值外,还精心管理以服务于基础研究、保护和教育目的。
鉴于多种原因,活植物收藏相 对 于其他大多数博物馆 馆藏 而言,具有更高的动态性。其根本原因在于,活体标本终将面临死亡,若缺乏新标本的持续补充,收藏规模将不可避免地缩减。若无适当的管理与监督以指导替换植物的引进,收藏可能会盲目地发展,从而无法最有效地服务和遵循植物园的使命。避免 此 类问题的有效方法是遵循收藏政策并制定相应的收藏发展计划。收藏政策通常规定了收藏的范围和优先级,而发展计划则确立了与实际收藏构建相关的具体事项。
植物园 活 植物收藏是通过采集活动构建的,新植物材料来源多样,包括购买、与其他植物园交换,或从种子库或种质资源库获取。直接从野生种群搜集或引 进 植物 的 探索活动,一直是构建植物园植物收藏的重要途径。尽管历史上植物园常被视为 “ 引种中心 ” ,但鉴于当前全球变化挑战的诸多问题,继续从野外引 进植物 需求依然巨大。特别是随着生物多样性危机的持续发展,植物探索活动对于保护濒临灭绝的物种变得至关重要。
新疆野苹果(Malus sieversii)
2. 阿诺德树木园及其活植物收藏
哈佛大学阿诺德树木园始建于 1872 年,是北美地区最悠久的公共树木园。该园位于马萨诸塞州波士顿,占地面积 114 公顷。自成立以来,作为温带木本植物的活体博物馆,阿诺德树木园始终兼具多重功能:既是研究和保护性收藏标本库、教学实验室与展示园区,又是波士顿市民钟爱的公共绿地,每天免费对外开放。与其他植物园类似,阿诺德树木园采用 活植物 登录系统对植物收藏进行系统化管理。 登录号 作为 植物收藏 的基本单元,在阿诺德树木园被定义为: 同一时间从同一来源 / 地点 采集 的同一繁殖材料类型的特定 分类群 。每份登录材料在登记注册时 赋予 唯一的 登录编号 ,同一登录号通常包含多株植株个体( 以 A 、 B 、 C 等编号 植株个体 )。
截至 2023 年 12 月 31 日,阿诺德树木园的非苗圃永久性活植物收藏包含 15,932 株植物,隶属于 10,392 号登录。从分类学角度,该收藏代表了 114 个科、 402 个属和 2173 个物种,以及 1894 个亚种、变种和品种(几乎全部为木本植物)。所收藏植物的来源 中 , 45.1% 为野生来源(直接或间接), 27.4% 为园圃栽培来源。其余 27.5% 来源不明确,其中大多数( 2680 号登录)对应于在自然 / 归化区域生长的个体,其来源无法确切确定。动态的活植物收藏始终处于变化之中,在 2007 - 2022 年间,平均每年有 391 株(占 2.4% )植物 被 移除注销,同时新增有 337 株(占 2.1% )植物。
在成立 前 100 年里,树木园致力于在活植物收藏追求全面性 , 培育所有潜在的温带木本植物分类单元。 搜集 方式 包括直接从野外种群采集、接受来自植物园机构的捐赠与交换,以及从商业苗圃购买。 1979 年即其成立百年后的几年,编制了《恢复可行性研究》( A Feasibility Study for Restoration ),正式探讨了活植物收藏的发展。为了 “ 完善 ” 收藏(至少从分类学角度),树木园需要搜集大约 2500 个分类单元( “ 优先级 清单 ” , Desiderata Lists )。该计划旨在提出一个雄心勃勃的目标, 在最初的五年内 通过野外采集或其他方式(从其他园获取种子交换或克隆)收集 了 1500 个 分类单元 。尽管计划没有指定结束年份,但接下来的十年开展了积极的探索活动,并获得了许多高价值的植物收藏,特别是在中国等东亚国家采集的物种,中国于 1980 年重新开放。到 1991 年,新的活植物收藏长期规划延续了 1979 年规划的收藏范围,并将 目标 分类单元清单 扩展到 近 3000 种优先级 分类单元 。
大叶连香树(Cercidiphyllum magnificum)
连香树(Cercidiphyllum japonicum)
自 1991 年出版以来,对 植物 收藏发展的重新评估导致了短暂停滞。回顾过去,在 1979 年和 1991 年, 收藏 计划的目标在当时是崇高的,并且取得了可衡量的进展,但目标过于宏大而无法实现。 主要 原因是人员、设施以及(特别是)永久收藏空间的限制 —— 长期种植的木本多年生植物占据了大量空间。然而, 植物 采集活动并未停止,从 19 90 年代初到 2015 年 “ 活体收收藏专项计划 ” 启动,树木园进行了许多旨在采集有价值遗传资源的 考察 。大多数 考察集中于 植物多样性丰富地区,如中国湖北省;也有少数专注于单一物种,例如美国弗吉尼亚州的弗吉尼亚栎( Quercus virginiana ) 分布 最北端种群(可能 更 具有抗寒性)。
本文对阿诺德树木园的 “ 活植物收藏专项计划 ” 进行了详细描述, 以介绍 持续进行的植物收藏发展案例。文章概述了专项计划的全貌,探讨了专项计划的形成过程,并对其成效进行了评估。自启动以来,已有多篇文章细描述了 考察 采集 过程 ( Dosmann & Port, 2016 ) 、 繁殖与生产阶段 ( Enzenbacher & Alexander, 2016 ) 、 在永久收藏中 定植 与维护 ( Gapinski, 2016 ) ,以及专项计划在满足 植物保护 方面所发挥的关键作用 ( Dosmann, 2019 ) 。在阿诺德树木园, 发布此类 阶段性 文章以及 规程 文件已成为惯例 ,如《阿诺德树木园考察工具包》 ( Dowell & Dosmann, 2017 ) 。这些做法为与植物园界分享阿诺德的方法提供了机会,并为 植物收藏 专项计划 创建了档案记录 。
3. 活植物收藏专项计划 3.1. 愿景规划与策略制定
《树木园活植物收藏政策》 规范了收藏管理的各个方面 ,尤其是 收集 范围 ,这进一步影响了收藏的 采集 优先级 。当前的收藏范围已不再 是 全面 收集 。相反,收藏政策确定了 优先属种的核心收藏 ,以及诸如 生物地理学和保护等重要主题 。经过数年的战略规划, 2015 年,由阿诺德树木园员工和其他大学及植物园的专家组成的 活植物收藏 咨询委员会 提出了名为 “ 活 植物 收藏发展计划 ” 的 前瞻性 计划,即 “ 活植物收藏专项计划 ” 。该计划运用活植物收藏政策 确定了一系列优先价值和主题 ,用 于确定 有针对性的 植物 搜集 目标物种 清单 。
其 核心主题是构建包含 17 个优先属的精选核心收藏 (见表 1 )。 核心收藏属 中第一类为 示范属 ,包括树木 园已管理 的 6 属—— 槭属 ( Acer )、 山核桃属 ( Carya )、 山毛榉属 ( Fagus )、 紫茎属 ( Stewartia )、 丁香属 ( Syringa ) 和 铁杉属 Tsuga ) ,已 通过 植物收藏网络认证 ( Plant Collections Network , PCN ) ,表明 已经代表 世界上 最丰富的 迁地 收藏 , 具有 物种多样性高 ,并且 每个分类群内通常包含多个野生来源样本 等特征 。通过进一步加强 举措,如增加 物种多样性 、 每分类群拥有 3-5 个野生来源的种群,这些 属的 收藏将更 具示范性 。 第二类 优先属 包括 鹅耳枥属 ( Carpinus )、 连翘属 ( Forsythia )、 银杏属 ( Ginkgo ) 和 铁木属( Ostrya ),目标是再次实现最大化物种多样性,但种群 记录 较少。对于银杏( Ginkgo biloba ),优先考虑 在 中国境内 采集 少数 残存的 野生种群以及 特殊 栽培 谱系 。 其 战略意图是随着时间的推移,最终获得国家级认证 。 自 专项计划实施 以来,银杏属( Ginkgo )和连翘属( Forsythia ) 收藏 已成功通过了 国家认证( National Accreditation ) 。
表 1 “ 活植物收藏专项计划 ” 中 17 属优先属的进展
备注: 1 不包括温室和苗圃中的活植物,以及 定植 到永久收藏随后 死亡 的植物 ; 2 在活植物收藏中同属的 所有 植物,包括该专项计划采集的植物 ; 3 专项计划中每个属植物存活比例 ; 4 涵盖草绣球属( Cardiandra )、赤壁木属( Decumaria )、叉叶蓝属( Deinanthe )、蛛网萼属( Platycrater )属以及狭义绣球属( Hydrangea )的物种 。
第三 类 主题 关注生物地理学,选取了具有东亚和北美东部强烈进化历史的 8 属 —— 山茱萸属 ( Cornus ) 、金缕梅属 ( Hamamelis ) 、 狭义绣球属 ( Hydrangea sensu lato ) 、木兰属 ( Magnolia ) 、红豆杉属 ( Taxus ) 、荚蒾属 ( Viburnum ) 和锦带花属 ( Weigela )。值得注意的是,东亚特有属锦带属( Weigela )与北美属黄锦带属( Diervilla )具有姐妹群关系,而后者在植物园的收藏中已有充分代表,因此对额外的收集发展需求不大。本研究并未追求在这些属内全面覆盖物种多样性,而是为了最大化系统发育的广度,依据最近发表的系统发育研究,选取至少一个物种代表每个属得到良好支持的 谱系 。最终,在 目标 物种清单中,有 174 个分类单元 隶属于 17 个 优先 采集 属 之一。
对物种综合覆盖范围 主题 的考量 —— 即尽可能囊括更多温带木本植物属种 , 促使筛选出当时收藏中完全缺失的近 40 个属。在每一缺失属种中补种任一物种的种质资源,都将显著弥补这一综合空白。此外还存在若干独立线索,这些线索与 前述主线 既 有 关联又自成体系。例如,计划再次(或首次)尝试引种约 100 种以往未 引种 成功 但 在波士顿地区 栽培过 的临界耐寒物种。其中多数新增物种考虑了预期气候变迁 趋势 的影响。基于 “ 迁地保护 ” 的重要性, 最后选择 了 50 余种濒危物种。这些物种中虽多属于优先属种之列,但其他新增对象主要是在北美原生分布且具有 IUCN 或 NatureServe 显著保护等级的乔木植物。这契合《全球植物保护战略》第 8 项目标要求 —— 将至少 75% 的濒危植物纳入原产国主导的迁地保护体系。
通过将上述主题与现有的活植物收藏清单进行 基准测试 ,得到了包含 395 个分类群(几乎全部为物种;然而,也包括了一些 种下 分类群)的清单,这些分类群隶属于 145 个属和 68 个科 , 完整清单参见 Friedman 等人 ( 2016 ) 。除非另有说明,目标是从记录的野生种群中直接 采集 优先级物种 ,尽管其中一些 目标物种 可单 次采集 ,但其他分类群则需要多个不同来源 的采集 以满足需求。
弗吉尼亚栎(Quercus virginiana)
为达成至 2025 年末收集近 400 个分类群的目标( 专项计划 的宗旨),树木园将每年组织多次考察活动(几乎全部安排在秋季),参与者包括具有实地考察经验的 树木 园员工以及初次参与该过程的新成员。此外,还将依赖其他植物园机构和学术网络,以代表 树木园 进行 采集 工作或向 树木园 捐赠现有的遗传资源。例如,在中国, 树木园 利用与北美 - 中国植物 考察 联盟( North America–China Plant Exploration Consortium, NACPEC )其他成员植物园机构的长期合作关系,进行植物资源的收集与共享。
为了规范所有采集工作并协助培训新晋 采集 员和签约 采集 者, 阿诺德树木园 了《考察工具包》 ( Dowell & Dosmann, 2017 ), 整合了与考察规划、记录和执行相关的指南、操作建议、规范要求及标准规程。为确保全面记录各项收集成果,在活植物收藏数据库中采用了 特定编码系统 ( specific coding ) ,并定期开展进度审核。
专项计划 由 资深作者 牵头实施,在前三年得到两名短期项目研究员(活植物收藏专项研究员)辅助,共同制定收集计划、开展物种专项审核并参与实地考察。 2023 年树木园获得外部资助专门设立项目管理岗位,由此初级作者正式加入团队。此外,树木园活植物收藏部门的十位工作人员也参与了多次野外考察,其中多数考察还有来自其他高校与植物园机构的代表共同参与。
3.2. 专项计划 的进展报告
在筹备活动的最后阶段(包括制定最终需求清单),树木园于 2014 年 10 月 1 -8 日对阿肯色州进行了一次考察。尽管此次考察在正式启动之前 执行 ,但由于许多活动的主题(及目标分类群)是此次考察目标的一部分,因此在此予以记录。从 2014 年 10 月 1 日至 2023 年 12 月 31 日,树木园共进行了 26 次官方考察,并从另外 56 个来源(例如,姐妹机构进行的考察和专业同事的捐赠)获得了种质资源。大多数考察针对的是已知拥有许多优先需求的特定地区,如最近的 2023 年对日本本州和九州的考察。然而,也有少数考察专门针对单一分类群,例如 2015 年的 NACPEC 考察,该考察主要关注了中国中部大部分地区分布的 血皮槭 ( Acer griseum ) 。
绝大多数新 引种 种质(占 76.5% )以种子形式 采集 ,而 11.9% 的种质资源以植株形式引入, 11.6% 的种质资源以无性繁殖体(例如插条或接穗)形式引入。后两类种质资源主要来源于其他植物园和种质库的捐赠,尽管其中少数直接来自野生种群。 几乎全部(占 96.8% )的引进种质资源均有明确的野生来源记录 ,源自 19 个不同的国家(见图 1 ),其中大部分来自美国(占 62.5% )、中国(占 18.0% )和日本(占 11.3% )。
专项计划 已成功收集 优先级物种 263 种(占总数的 66.6% ),其中 395 个目标物种中,每年新增 优先采集 物种 的收集数量介于 48 种( 2015 年和 2016 年)至 2 种( 2020 年)不等(图 2 )。这些物种 隶属于 110 属和 61 科。 263 个目标物种 包含 631 号独立的登录或 采集 。每个目标物种的登录数最低为 1 号 (占 44.5% 的个分类群),最高可达 26 号 登录( 钝叶折柄茶 Stewartia ovata )。在所收集的目标物种中,有 117 种 优先级物种 隶属 于 17 个优先级属。初始目标物种数量最多的槭属,收集到的分类群和 登录 数量最多(表 1 )。尽管目标设定较为保守,但 山茱萸属 、 银杏属 、 金缕梅属 、鹅耳枥属和红豆杉属这五属已成功收集到所有目标物种 。尽管 栎属 ( Quercus ) 未被列为优先级属,但 已 广泛采样 , 9 种 优先级物种 中有 8 种 采集 34 批 次 独立登录。
图 2 . 年度(柱状)与累积(线形) 优先级 目标 物种 的 采集 情况。尽管许多 优先级物种 多次 采集 ,但仅展示了首次 采集 年份
正如 Enzenbacher 和 Alexander ( 2016 ) 所述, 繁殖 阶段是整个过程中最为关键 (通常也是最具挑战性)的环节。在分类群层级上,迄今为止,在 263 个已 采集 的 优先级物种 中,有 196 个(占 74.5% )由现存植物代表,这表明 这些植物 在最初阶段已成功地进行了繁殖或进行了采集。 在登录种质 层级, 631 批登录种质中有 437 批(占 69.3% )达到了现存活植物收藏阶段 (实现了移栽定植至户外园区) 。可以肯定的是,随着 2023 年新采集的 60 批登录种质仍 处于 各种繁殖 试验 处理,并将在未来数月内萌发,这两个统计数据都将有所增加。尽管分类群和登录种质的百分比(分别为 74.5% 和 69.3% )仅略有差异,但这种差异性表明,多次采集同一分类群会增加成功的可能性。换言之,如果只有 69% (采集登录层 面 的百分比)的分类群 “ 达到户外种植 植物 ” ,那么现存的分类群数量将减少 14 种 。
经过 3-7 年 苗圃阶段 的生长,大多数幼苗已足够健壮,可移植至永久性 种植的户外 植物群落中。迄今为止,共有 894 株植物(需注意,某一特定 登录 常包含多株植物)定植于树木园景观中,其中 705 株(占 78.6% )依然存活(图 3 )。考虑到 户外 植物 种植 和环境条件的不确定性,约 20% 的损耗率并不意外。 树木 园景观在 2023 年 2 月 4 日经历了 -24.2°C 的 历史最低温,导致一些 临界 耐寒物种 死亡 。尽管 树木 园为幼苗在苗圃及移植后提供了补充灌溉,但 2016 年、 2020 年和 2022 年的干旱条件也影响了部分 植株 个体的 成功 和表现。损耗总 在 预期 中 , 但 只要可能我们会在不同年份内同一采集中 种植其余植株个体 。虽然有些采集和分类群不再由活体植物代表,这并不否定其采集 引种 的价值。伴随采集时的护照数据、照片和植物标本凭证是生物多样性科学服务中不可或缺的宝贵记录。此外,由于许多采集的 植株分享到树木园 姐妹机构,许多收藏在其他地方得以保存 (这突显了异地收藏备份的重要性) 。
图 3 . 阿诺德树木园景观中所有永久性收藏植物的分布情况。登录种质量包括作为本 “ 收藏专项计划 ” 项目采集的 705 株植物(红圈)以及 15,227 株非本次 “ 收藏专项计划 ” 项目植物(黑圈)
尽管这 705 株 植物仅占永久收藏的 4.4% ,但 却 产生了 变革性的影响 。它们代表了 130 个不同的分类群, 隶属于 50 种 物种及 6 属,若 没有 该计划这些物种将不会存在于永久收藏中。关于优先属(表 1 ),在 山核桃 属中可以看到最显著的效果,目前永久收藏中有 27.3% 的植物 ——57 株活体植物 —— 是作为该计划而 采集 的。这包括一个完全新引入的物种水生山核桃( Carya aquatica ) , 以及许多已有物种的新种群 , 如绒毛山核桃 ( Carya tomentosa ), 多 达 6 个种源 。从原始数量上看, 植物 收藏中新增 91 株铁杉属植物也是显著的,但由于总收藏包括超过 1500 个个体,新 植株 仅占总数的 5.9% 。大多数新 定植 的景观植物 包括 野生来源的 加拿大铁杉( Tsuga canadensis ) ,其中一些可能对严重威胁美国东北部自然种群的昆虫害虫具有抗性。
新近引进的 32 个分类群面临灭绝威胁 ,同时, 166 株具有保护价值 的 植株 已 定植 栽培。这些植物占所有在 永久收藏 中 种植 的保护植物的 6.3% ,且该比例 将 逐年递增。目前,超过 1000 株植物(其中许多仍为幼苗) 仍处于 温室苗圃 种植 ,包括 49 株 尚未纳入永久 收 藏的新分类群。我们预期,随着这些现有植物以及未来几年内将引进的其他 优先级植物 的 引进 , 户外永久收藏 将持续经历转型 。
为 容纳承接 新的种质资源,大多数新增植物被 定植 在树木园的传统收集区,这些区域按属划分。然而,在少数情况下,为那些已经超越历史边界的属 建立 了新的收集区或节点。毫不意外,受影响最大的属之一是山核桃属,其中八个不同分类群的 65 株植物被种植到永久 收藏 收集区 (专类园区) 中。尽管其中一些被 定植 在树木园景观中的传统山核桃属区域,但许多则被 种植 在树木园 为 水文 、 土壤特性以及不同物种的耐受性而开发的全新收集区,这些区域分别针对 “ 高地 ” 和 “ 低地 ” 山核桃。另一个例子是青冈属 槭叶栎 ( Quercus acerifolia ),其中 16 株新增植物中大多数 种植 在为这一 濒危物种专门 选定 的新林地 中。
另一可量化的影响体现在这些植物收集 对阿诺德 树木 园以外的机构所提供的服务 。自 2015 年该活动启动至 2023 年,共进行了 855 次独立的活动材料分发,旨在促进植物收集和学术研究 (图 4 )。几乎所有 682 次植物收集的分发(包括 197 个不同分类群的 131 个访问)均被送往 38 个其他植物园和种质库 。许多分发是在考察后立即进行的种子分发,尽管也有为这一目的 专门培养的剩余幼苗 。或许, 1980 年中美植物考察活动后获得的最重要教训之一是植物引入的脆弱性以及分享种质以保存 迁地 系谱的重要性。自那时以来, 阿诺德树木 园及其网络 (特别是 NACPEC )在分发和追踪这些宝贵的 野生采集访问方面变得更加系统化 。由于全球变化挑战的日益增多, 分发对于 迁地 保护尤为重要 ,特别是当种质必须以活植物形式维持时。
图 4 . “ 收藏专项计划 ”与 其他植物收藏机构共享资源,用于收藏发展(红色)和向学者提供用于研究(绿黄色)目的的分布图
树木园的活植物收藏长期以来一直为学者们提供服务 ( Dosmann, 2007 ) ,基于此,以木本植物收藏为基础的学术研究被确认为该专项计划战略计划的四个基本支柱之一 ( Friedman 等 2016 ) 。尽管大多数学术利用收藏的植物并非专项计划植物,但在 2016 - 2023 年期间,共有 172 项不同的研究或使用专项计划材料(图 4 )。 25 个不同的研究项目(大多数使用新鲜或硅胶干燥叶片进行后续分析)访问了 76 个不同的采集 登录种质 ,代表了 41 个不同的物种。由于从物种分布区获取了大量新的遗传材料,因此新增植物最多的两个属(山核桃属和铁杉属,表 1 )也是研究使用最多的两个属。有趣的是,在一个耐寒性较差的物种(金钟花属)在遭受冬季伤害并死亡之前,被用于 一项 研究项目。这证明了即使个别采集 种质 在景观中存活时间短暂, 其 植物采集的价值依然存在。
4. 植物 收藏专项计划 经验教训
尽管距离该计划完成尚有数年时间, 但 我们已将其视为一项成功,并将成功归因于若干因素。首先, 发展规划与使命导向的收藏政策完全一致 。该计划得到了机构领导层的全面支持,从而获得了优先权和资源配置,这包括来自外部慈善支持的资源。与 树木 园以往的倡议相比,该计划的目标既雄心勃勃又切实可行,基于现有员工、设施和空间资源,以 搜集 、繁殖和 培育 新的种质资源,纳入 永久收藏 。我们无法独立完成这一任务, 合作是成功的关键 ,充分利用了 树木 园内部及其网络资源(包括许多新的合作关系)。正如 中国 谚语所说, “ 众人拾柴火焰高 ” 。
尽管在发起该活动之前进行了大量的规划,但 每一次 采集考察 ,我们学会了保持灵活性,并根据需要调整计划 。经过 四 年 多 的成功(每年至少 采集 10% 的 优先级 新物种 ),我们在 2019 年仅进行了三次正式的考察,这些考察仅 增加 了 九个新分类群 ,包括一种具有保护 价值 的日本物种 密花槭 ( Acer pycnanthum ),其果实于五月 成熟 ,需要一次特别的春季考察。预期在这一恢复年之后, 2020 年将是常规的,将进行 4-5 次全面的考察。然而, COVID-19 的出现显著影响了国内外的旅行和访问,持续了数年,因此新 采集 数量较少(图 2 )。直到 2023 年,才完全恢复 行动 (共获取了 43 种 优先级 新物种 )。尽管我们打算将该活动进行十年,计划在 2025 年结束,但现在我们预计将 持续到 2028 年结束。
灵活性 还 体现在其他方面 。在 野外 调查中,有时会遇到一些 非官方 优先级 物种 ,但 其 存在可能会削弱某一原始目标物种对活动的贡献。例如,活动的宗旨是收集青荚叶属 ( Helwingia ) 中至少一种野生采集的标本,青荚叶 ( Helwingia japonica ) 被选为采集目标。然而,在 2016 年中国四川的考察中,发现了 中华 青荚叶 ( Helwingia chinensis ) 的果生植株。基于现场情况,我们决定采集该物种,并将其作为 官方后续目标物种记录下来 ,该物种在 2018 年于中国湖北省再次被采集。 重要的是要认识到,目标并非仅仅是一份物种名称清单,而是每个分类群所代表的 特定 价值 。具有讽刺意味的是,在 2020 年,我们最终通过其他 植物 园的捐赠获得了青荚叶。
尽管 631 批次采集 登录 可能代表了此间最重要的 引证 ,但在数量上相对于在 树木 园登录的其他收藏而言仅占少数。从 201 0- 2023 年, 树木 园每年新增采集登录 257 - 885 批次( 登录号, 平均 467 批次),其中包括苗圃购买、现有收藏中珍贵谱系的无性繁殖、针对特定收藏需求的采集以及其他在考察过程中获得的 种质 。关于在采集过程中 非目标或偶然收集 的植物,有些代表了极其重要的谱系, 是 不容忽视 的 。例如,日本特有种 大叶连香树 ( Cercidiphyllum magnificum )是在 2018 年作为特定目标采集的,而更常见的日本和中国物种 连香树 ( Cercidiphyllum japonicum )则未被列入目标名单,因为已在树木园活植物收藏中 有 良好的代表。然而,在 2017 年前往中国四川的考察中,参与者意外地遇到了 1910 年 Ernest Wilson 采集连香树中国变种( Cercidiphyllum japonicum var. sinense )(已不是合格的接受 名 )模式标本树。考察者毫不犹豫地从这棵树 及其 种群采集了种子和植物标本。另一个非计划但重要的采集是 斯温克金丝桃 ( Hypericum swinkianum ),尽管并非 2022 年美国大湖区考察的最初目标,但却是该次收藏专项计划的高优先级目标。该物种是在本 “ 收藏专项计划 ” 启动后 于 2016 年被描述为科学新 物 种 ,如果当时该分类群已被知晓,几乎可以肯定会被列为像其近缘种 美洲金丝桃 ( Hypericum kalmianum )一样的目标采集,后者也在那次考察中已采集。这两个例子表明,尽管保持专注以避免目标稀释很重要,但结合灵活性和明智判断可以带来宝贵的采集成果。
槭叶栎(Quercus acerifolia)
5. 对其他植物园 植物收藏的 示范 意义
尽管 Heywood ( 2011 )发现, 通过 植物园 引种 植物 “ 取得了显著的成功 ” ,但他指出这一过程 “…… 除了少数例外,通常被视为一个随机的、组织松散的、合作不足的、宣传不力的以及执行效率低下的过程 ” 。就成功而言, 我们赞同 Heywood 对过去 400 年来植物园引种植物的判断 :回顾过去,通过时间的积累,可以看到各园植物收藏的扩展与变化,从而证明植物 引种 在植物园领域取得了成功。然而,我们发现很难评估特定收藏发展计划的成功,原因在于 很少有 植物园 从 一开始就设定具体目标 。或者 即使 某个 植物园 预先设定了具体目标, 之后也很少进行跟进评估 。
本研究发现, 植物 收藏 专项 计划 在植物学机构中显得不同寻常,甚至可以说是独一无二的,难以与其他倡议进行比较。其独特性在于 满足了四项标准 ,这些标准既适用于内部评估,也适用于外部评估:( 1 ) 愿景设定 ;( 2 ) 明确目标 ;( 3 ) 采集 档案 与评估 ;( 4 ) 公开 出版进展 报告 。愿景设定涉及 明确发展计划的总体范围和目的 ,理想情况下, 应包含丰富的定性描述 ,以激发和证明该 计划 的 合理性 。在 阿诺德树木园植物 收藏 专项计划 案例中,这包括确定了一套 四个核心原则 和 六个主题 目标 作为 宏大 计划的基础 ( 参见 哈佛阿诺德树木园 | 如何打造卓越活植物收藏 https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=38998&do=blog&id=1488228 ) ,并 指导随后的目标设定和定义 ( Friedman 等, 2016 ) 。利用愿景设定过程中产生的想法, 设定具体目标 ,明确应 纳入 优先级 清单 的分类群 (以及为什么),并将该 计划 的时间限制为十年。 档案 文件 包括在植物 采集 引种 阶段 以及 整个收藏发展过程中 采集的信息 数据 。 需 进行 持续的评估和校准 。最后, 阶段性总结 报告 对于内部和外部都至关重要,以传达 收藏发展计划试图实现的目标及其进展情况 。 这 迫使 植物园 机构诚实地面对成功与失败 ,这对于 评估短期和长期影响 至关重要。因此,我们认为该专项计划是 Haywood ( 2011 ) 少数成功的例外之一,因为它 具有目的性、组织性、高度协作性、良好宣传性,并且具有高效的后续跟进 。
与阿诺德树木园相似,众多植物园及种质资源库均有关于其收集愿景与优先事项的陈述,并随着时间的推移,许多机构已积累了 卓越的 活植物 收藏 , 在 植物园界 堪称翘楚。然而,在尝试将其发展规划与本项专项计划进行比较时,除了少数显著的例外, 大多数机构缺乏从一开始就明确设定的目标,缺少实现愿景的具体计划细节,或在成功实现后的中期或事后报告 。
一个积极的案例来自 英国国家树木种子项目 ( UK National Tree Seed Project , UKNTSP ) ,该项目 旨在建立遗传多样性丰富的种子库 ,涵盖英国本土物种 ( Hudson, 2019 ) 。其 目标 首先是 了解本土树种的遗传多样性 ,记录目标物种的 地理参考位置 ,并学习 如何优化种子储存和发芽 规程 。他们制定了一项 全国性的采样策略 , 通过采样区域起源来定位本地适应性特征 ,并确定了 捕获 母本 稀有等位基因所需的种子数量 。种子收集完成后,对 采集到的 种质进行了测试 ,以确定采样策略是否成功达到了预期。该项目的 数据已永久记录 ,并 可供研究使用 。基于研究结果产生的 研究出版物和网站 进一步向包括公众在内的利益相关者传达了项目信息。
另一符合标准的模型源自美国农业部( USDA )位于纽约州日内瓦的 苹果( Malus )种质资源库 。美国农业部维护的 国家植物种质系统收藏遍布全美 ,主要关注重要经济植物种类、栽培品种以及作物野生亲缘种。这些收藏保存用于 保护、特征描述以及基础和应用研究 ,特别是 作为植物育种的遗传资源 。在 1989 - 1996 年间,规划并执行了一系列针对中亚(哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、乌兹别克斯坦)的 定向采集之旅 ,目的是获取 新疆野苹果 ( Malus sieversii ) 的多样化样本,该物种是栽培食用苹果( Malus domestica )的野生亲缘种。这些 采集 的愿景和目标是跨越物种的分布范围进行采样,并将种质引入栽培以进行特征描述和保护。除了大量科学论文外,这些详尽记录的旅行和特征描述在《园艺评论》的完整卷册中得到了总结 ( Janick 2003 ) 。
最后一个 例证 近年来 出现了 一种趋势, 植物园开始形成 跨机构合作 , 专注于在多个地点发展 重点属 植物收藏 , 这种合作也被成为 元收藏 ( Griffith 等 2019 ) 。类似地,全球保护联盟( Global Conservation Consortia , GCC )由植物园保护国际组织 主办 ,并由各个机构 牵头 ,旨在 联合组织、专家和爱好者 , 共同 保护 某一 特定 类群(通常是属)的 植物 。这些联盟的目标是促进全球保护工作。 目前 GCC 已 针对 槭属 ( Acer )、 欧 石楠属( Erica )、木兰属( Magnolia )、南青冈属( Nothofagus )、 栎属 ( Quercus )和杜鹃花属( Rhododendron ) ,以及 苏铁目( Cycadales )和龙脑香科( Dipterocarpaceae ) 成立了 相应的 小组。 不同 小组的活动 各有侧重 ,但 都积极从事研究工作,并进行评估,以掌握物种当前的保护状况 。以 栎属 为例,该 GCC 已经确定了 操作区域和领导者 ,以在这些相应领域推动保护工作。《橡树红色名录》 ( Carrero 等 2020 ) 和《美国本土橡树保护缺口分析》 ( Beckman 等 2019 ) 的出版,不仅列出了 稀有橡树物种及其在自然界中的状态 (包括分布、生态和威胁),还指出了 在 迁地 保护 收藏中获取这些物种的需求 。 出版物和进展报告作为目标性植物获取计划的强大工具,为元收藏的发展和精细化提供了蓝图 。
尽管这些案例 并未严格遵循该 专项计划 的四项标准 ,但它们展示了 具有远见卓识且成功的收藏发展计划 ,这些计划得到了 充分的记录、评估和评价 。我们相信,其他植物园或联盟 —— 特别是那些拥有积极植物探索计划的 —— 可以通过借鉴阿诺德树木园所采用的收藏发展方法 而受益。我们的方法 可应用于整个 活植物收藏 或较小的 专题 收藏 ,例如核心属。此外,虽然我们的 重点一直是记录野生来源的遗传资源 ,但没有理由不能将其应用于参考 栽培品种收藏 或其他需要深思熟虑的发展计划。
在发表的愿景文件末尾, Friedman 及其同事 ( Friedman 等 2016 ) 指出: “‘ 活植物收藏专项计划 ’ 不仅考虑长期目标,更专注于 …… 其影响将延续数十年,甚至几个世纪 。 ” 毫无疑问,这些收收藏的 收集 已经产生了直接的影响。我们期待在专项计划完成时 进一步评估其可测量且具有深远意义的效果 。同时,在阿诺德 树木 园的历史记录中,我们希望这一影响能够持续多年、数十年乃至几个世纪。
多次采集登录在2016年对肯塔基州中部地区考察时,阿诺德树木园活植物收藏研究员Jenna Zukswert与波莉山树木园园长Tim Boland发现卵叶紫茎(Stewartia ovata)种群。摄影:Cat M
延伸阅读:
Dosmann MS & Schwartz Sax M ( 2024 ) The Arnold Arboretum's Campaign for the Living Collections: A Case Study in Living Collection Development. J. Zool. Bot. Gard. 2024, 5, 119-130. https://doi. org/10.3390/jzbg5020008
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