植物标本馆记录揭示中国迁地植物保护网络空缺

《Basic and Applied Ecology》：Herbarium records reveal gaps in China’s ex situ plant conservation network

　　

植物标本馆记录揭示了中国迁地植物保护网络中的空缺。活体植物收集仅包含植物标本馆记录中43.6%的物种；受威胁物种和国家特有物种在迁地保护中的代表性仍不完整；迁地保护代表性在胡焕庸线以东更强；数据整合可改善活体植物收集的优先排序。

论文解读

**一、研究背景与科学问题**

全球生物多样性正面临前所未有的威胁，预计约有45%的被子植物处于受威胁状态。在此背景下，迁地保护（ex situ conservation）作为全球植物保护战略及昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架目标4的关键实施路径，其战略地位日益凸显。植物园作为迁地保护的核心机构，在物种引入、驯化、展示与利用等方面发挥着不可替代的作用，已成为防止植物灭绝的最后防线之一。随着保护战略从单个植物园层面扩展到国家或区域协调网络，许多国家建立了政府主导的植物园网络以实施系统性迁地保护。中国作为生物多样性大国，于2021年正式启动国家植物园体系建设，明确了以迁地保护为核心、合理空间配置、明确责任分工和协调发展的框架，并设定了2035年和2050年阶段性目标。然而，当前迁地保护网络仍面临重要挑战，特别是在活体植物收集的代表性、空间布局和互补性方面存在不足。这些挑战除受制于现有活体收集数据库和保护管理水平的局限外，还与植物标本馆记录（herbarium records）及其他基于标本的材料整合不足密切相关。

自15世纪末以来，欧洲植物学的发展推动了全球系统性的植物考察，19至20世纪植物学家在中国开展了大量野外调查，采集了丰富的腊叶标本和活体植物资源，尤其是在四川、云南等生物多样性丰富地区。这些历史采集活动虽然极大丰富了人们对中国植物区系的认识，但在地理和分类层面存在显著不均。部分历史上已有记录的物种长期未进入活体收集，早期采集集中在地理上易于到达的区域。例如，由Ernest Henry Wilson于1908年在四川采集的Euonymus aquifolium，在此后110年间未被记录和栽培，直至2021年才在川西重新发现，且从未被纳入任何植物园的迁地保护计划。这些案例表明，忽视历史采集数据可能导致迁地保护网络的空缺和偏差。因此，系统梳理和分析中国植物采集的地理、时间和分类属性，并将其与当代活体收集进行对照，有助于识别迁地保护空缺及应优先关注的物种和区域。

本研究围绕三个核心问题展开：（1）数字化植物标本馆记录与汇编的活体收集清单在中国空间和分类代表性上有何差异？（2）哪些保护优先物种在活体收集中的代表性相对标本馆记录不足？（3）标本馆记录与当代活体收集之间的错配如何帮助识别加强中国迁地保护的优先物种和区域？研究以标本馆记录为经验基准，评估标本馆记录中的物种在多大程度上也存在于当代活体收集中，从而为完善迁地保护提供依据。

**二、主要技术方法**

研究者下载了中国（含港澳台）自公元1740年至2024年的4，176，134条植物标本馆记录，并通过野外调查、在线文献检索和直接在线沟通等方式，汇编了98个迁地保护机构（包含植物园及承担迁地保护工作的非植物园实体，如中国热带农业科学院椰子研究所、广西植物研究所等）的活体收集清单（不含种子）。研究者利用TNRS和rWCVP进行物种名称的标准化核验并辅以人工校正，保留具有地理坐标的分布记录后，使用R包CoordinateCleaner进行坐标清洗，最终获得3，164，192条可用的分布记录，并将其转化为50 km × 50 km空间分辨率的栅格分布图。随后计算各保护优先类群的覆盖率和栅格尺度的代表性比率，并采用Friedman检验和Wilcoxon符号秩检验比较机构间覆盖率差异。研究者还利用rtrees包构建了标本馆记录物种的系统发育树，以鉴定未在活体收集中得到代表的支系，并通过Interactive Tree Of Life进行精细化处理。

**三、主要研究结果**

***植物标本馆采集的时空与分类格局***

标本馆记录的空间分布呈现显著的东南-西北梯度，高强度采集集中于横断山区和川西高原，其次是华南丘陵区和东南沿海；羌塘高原、银额盆地及西北干旱区部分区域采集强度极低，黔桂滇喀斯特区域和西南边境地带亦存在采样空缺。共记录了39，682个物种的3，877，639条标本馆记录。在被子植物中，菊科（Asteraceae）物种丰富度最高（2，829种）；采集以蔷薇科（Rosaceae，235，943条）、菊科（214，346条）、豆科（Fabaceae，180，765条）、禾本科（Poaceae，159，059条）和唇形科（Lamiaceae，118，278条）为主。标本馆记录可追溯至18世纪中叶，采集活动在20世纪显著增加，于20世纪50年代末至60年代初达到峰值，此后有所下降；20世纪50年代后国内标本馆成为主要收藏机构。

***标本馆记录与活体收集的错配***

物种层面的比较显示，标本馆记录中仅43.6%的物种在活体收集中有代表。覆盖率的保护优先类群间差异显著：国家重点保护野生植物（NKPWPs）和有用植物覆盖率最高，分别达76.9%和76.3%；受威胁物种为56.6%；国家特有物种覆盖率最低，仅41.8%。在98个机构的层面上，各物种组的中位覆盖率均很低（全物种2.2%、受威胁物种2.4%、国家特有物种1.3%，有用植物6.6%、NKPWPs 6.5%），且各组间差异显著（Friedman χ2 = 312.82, df = 4, P < 0.001）。空间上，迁地保护代表性较强的区域集中在中部和东部，特别是华北平原、长江中下游地区和东南沿海部分地区；而西部和西南山区代表性较弱，尤其是青藏高原东缘和横断山区。

***标本馆采集的时空动态与物种保护***

研究者按受威胁状态、用途和国家特有性对物种进行分组，重建了年尺度的物种数和标本馆记录数时间序列。非受威胁物种在整个序列中始终占主导地位；有用植物的采集明显受优先关注，其年标本馆记录数始终超过非有用类群；自20世纪30年代以来，国家特有物种的年物种覆盖水平快速上升，并于1958年达到峰值。受威胁物种和国家特有物种的年度记录虽在近几十年有所增加，但整体仍处于相对较低水平。

***采集地理偏差与迁地机构空间格局***

纬度剖面分析显示，胡焕庸线东西两侧存在显著差异。西部在25-35°N之间于约30°N处出现明显凸起，对应横断山区；东部多个纬度带物种数普遍较高。迁地保护机构的空间分布亦呈现强东西差异：大部分机构位于胡焕庸线以东，主要聚集在22-32°N和30-40°N地带；西侧尽管标本馆记录丰富，但迁地机构分布稀疏，缺乏足够的区域代表性。

***迁地机构物种组成分析***

98个迁地机构活体收集共包含29，306种维管植物，其中17，553种（60%）为中国的原生种，11，753种（40%）为非中国的非原生种。受威胁物种的覆盖率随受威胁等级升高而下降：易危（VU）1，093种（54%）、濒危（EN）668种（51%）、极危（CR）262种（45%）。国家一级和二级重点保护野生植物分别有113种（88%）和703种（68%）被栽培，但仍有显著空缺。活体收集中国家特有植物仅占22%，有用植物占30%。132种中国原生作物野生近缘种得到迁地保护，占全国作物野生近缘种的70%；89种国家级极小种群植物得到保护，覆盖率为89%。属级系统发育空缺分析表明，未进入活体收集的物种数量最多的科包括广布的菊科、豆科、禾本科以及温带分布的毛茛科和蔷薇科；属级水平上以薹草属、马先蒿属、杜鹃花属、紫堇属和黄芪属为最；而Petrocosmea、兜兰属、睡莲属、露兜树属和酸竹属的全部物种均已在活体收集中得到栽培。

**四、讨论与结论总结**

讨论部分指出，历史植物采集的偏差受地理可达性、历史制度和保护框架等多重因素影响。采集强度在横断山区和秦岭地区显著高于其他区域，这些区域地形和气候异质性高，为众多珍稀和狭域物种提供了理想生境。高海拔和干旱区域因物种丰富度较低和可达性有限而采集不足；而部分喀斯特地区和西南边境区域物种丰富度高但记录仍不完善。低海拔植物区系被更早且更密集地采样，而山地物种采集时间较晚且代表性相对不足。IUCN红色名录的启动对采集实践产生了影响，保护分级后受威胁物种的采集有所增加，但法律保护植物的采集许可要求也可能构成限制。

标本馆记录与活体收集的错配表明，当代迁地保护的代表性具有选择性——有用植物和国家重点保护野生植物得到较充分代表，而国家特有和受威胁物种代表性不足。这种对比说明，具有明确用途价值或正式政策关注的物种比主要依据保护紧迫性或灭绝风险定义的物种更容易被纳入活体收集。空间上，迁地机构集中分布于胡焕庸线以东，而多个受威胁、特有和国家重点保护物种高度集中的山区尚未建立具备实质性迁地能力的机构。

结论部分指出，中国的迁地保护体系已具有相当规模，但在高保护价值物种和代表性不足区域的代表性方面仍有较大提升空间。许多标本馆记录中出现的受威胁、特有、狭域分布及其他优先物种在当代迁地收集中仍缺失或代表性不足。未来巩固迁地保护应聚焦于优先物种的针对性保护，尤其是分布区狭窄、经济价值低、栽培经验有限或当前覆盖率差的物种；同时应建立信息归档和动态监测机制，持续提高植物园和标本馆信息的可及性，并投入专项资金用于收藏信息的整理、数字化和共享。