复旦大学钟扬教授10年破解红树北移难题,备上一份“生态厚礼”送给后人 为50年后的上海栽下美丽海岸线
钟扬团队从海里引水,使红树林幼苗能够吸收到适量的盐分。包晓明摄
“看这些红树苗,虽然上面冻得秃秃的,但下面的茎全是绿的!它们挺过零下10℃的考验,应该可以在上海安家了———只要一开春,这些树苗就会重新发芽生长。”昨天,在临港沿海滩涂的一片荒地上,复旦大学生命科学学院钟扬教授从海水里拔出一根只有小拇指长短的小芽端详好久,露出了笑脸:“这些小苗至少要50年后才能长大,长成红树林则需要上百年甚至更久。这是为50年后的上海准备的礼物,也是为我们的子孙准备的礼物。”
从2005年开始,钟扬就在这块高盐碱的滩涂地上尝试种植红树。这上千株家乡在热带海滨的红树,现在最高的也不过两米,只有香蕉那般粗细,小的则刚刚从种子里探出头。要知道,为了落户上海,这上千株小苗已历经了10年适应,是从最初数万株红树苗和种子中筛选出来的。
和自然打交道需要耐心,10年并不算长
作为国际大都市的上海,一直没有“美丽的海岸线”,因为上海海边多是滩涂,光秃秃的没有植被。而世界上大多数著名的海滨城市都有大量的植被,尤其是美洲和澳洲沿海的红树林,一直吸引着大量游人。身为植物学家,钟扬一直在想:“经过几十年的资源消耗,今后我们能给子孙后代留点什么?”2005年,他向上海市科委申报了在上海种植红树林的课题,“我当时的计划是,花至少10年时
间,为后代留下一道美丽的海岸线。”
红树是最适合海滨生长的植物,在高盐分环境中,含有丰富单宁酸的红树可以吸收盐分,并在受到氧化时发红。红树林则是世界上最富多样性、生产力最高的海洋生态系统之一,它不仅为海洋动物提供良好的生长环境,还是各种海鸟觅食栖息、生产繁殖的场所。世界上凡有红树林这一湿地系统的地区,往往都是人类最宜居之地。
上世纪90年代,钟扬还在中科院武汉植物所工作时,就发现上海历史上曾经有过红树,“20万年前的红树化石也许可以说明,红树能够在上海扎根。”钟扬说。可是如今想要再将红树林移到上海,却是植物学家们都摇头的难题,因为红树是热带和亚热带树种,只适合在北纬和南纬25度之间生长。
但钟扬却很坚持,在他看来,植物本身对环境有很强的适应性———现在世界各地广泛种植的小麦最早起源于中东;抗癌神药的原料红豆杉原本只生长于云南山区,现在也已在各地培育成功;深圳湾上世纪50年代从海南引进海莲、海桑、水椰、红海榄等红树植物,虽然北移的纬度有限,但也成功了。
熟悉钟扬的人都知道,这就是他的科研风格———不论是在青藏高原盘点高原植物资源,还是建起中华植物种子资源库,都经历了10年乃至更长时间的积累。“和自然打交道急不得,为上海栽一片红树林,多辛苦几年都没关系。”
红树北移,耐受低温是第一大难题
2007年,课题组从珠海等地购买了秋茄、桐花树、白骨壤、无瓣海桑、老鼠憨x、木榄、拉关木等7种真红树,以及黄槿、海杧果、银叶树等3种半红树。总共10种红树苗12000株,种植在了上海临港地区一块荒凉的滩涂上。
人工栽种的红树林最北只能到温州———北纬27度左右,而上海地处北纬31度左右。要知道纬度每相差一度,南北直线距离就有110公里,气候差别非常大———原本红树生长地区最低温度是摄氏10度左右,而上海最冷月的平均气温为摄氏3到7度,极端最冷气温要达到零下5摄氏度,今年更是达到了零下10摄氏度。
果然,第一批红树种下不久就遭遇“灭顶之灾”。2008年1月至2月间,我国南方地区遭遇了50年以来罕见的30天以上强降雪及冰冻灾害,这些树全部冻死了。
为此,钟扬的课题组使用电导率测定法,研究了不同温度条件下越冬的红树植物抗寒力变化,试图寻找引种红树快速适应上海地区环境的途径和科学的管理方法。
转眼又经过两三年,课题组发现,温室外过冬的红树幼苗死亡率极高,但在温室大棚过冬的红树,却可以获得很好的抗寒锻炼。
为此,课题组通过在温室中控制温度,逐步对红树苗进行抗寒训练。一年又一年,先是调节温室温度,再是打开温室门窗,最后再把红树引种到露天环境,其间,课题组还要定期检测红树移植过来后分子成分的变化。
通过引种试验、低温驯化、抗寒性研究,以及对比不同红树植物的抗寒力,10种引种树种最终只有4种通过了耐寒筛选,分别是红树中的无瓣海桑、秋茄、桐花树、老鼠憨x。遗憾的是,第一批驯化树种种上滩涂后,很快又遭遇“灭亡”———潮起潮落间,尚未扎根的红树全部被冲走了。
课题组再重新试验,可是经过刚刚过去的两波寒潮,原本定下的4个树种中,老鼠憨x又被淘汰了。
未来上海的海滩也能长满繁盛红树
上海种植红树林的另一大困难在于盐度。盐对红树林是一种必需品,但过高和过低的盐度,都会抑制红树植物的生长。上海是长江入海口,海岸的地下水盐度不够,为此,钟扬带着团队从海里引水,使红树林的幼苗能够吸收到适量的盐分。
久而久之,随着送来的盐分逐渐被吸收,小红树为了生长,开始不断适应周围的环境,最后终于成功“入乡随俗”。神奇的是,随着红树苗的逐渐生长,原本光秃秃的荒地上,居然开始有小蝌蚪和小螃蟹出没。
“虽然这批1000多株红树安然度过了上海的极端气候,但我们还在等待,看它们是否能把抗寒的特性遗传给自己的后代。”钟扬说,也许还需要再等一年,才能知道植物的特性是否能够通过基因遗传,这也是现在生物界研究的热点。
现在,秋茄和桐花树已经在上海的露天繁育了子株,海桑树也许还需要再观察。钟扬说:“我的愿望是,50年甚至100年以后,上海的海滩也能长满繁盛的红树,人们提起上海的时候,会毫不吝啬地称其为‘美丽的海滨城市,。虽然我看不到这一幕,但上海的红树林将造福子子孙孙,成为巨大的宝藏———这是我们献给未来上海的礼物。”