入侵性本土植物是啥？比如這種天山深處的“美人”……

作者：李文軍（中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所）

文章來源于科學(xué)大院公眾號（ID：kexuedayuan）

每年的七八月份，天山深處的巴音布魯克小鎮(zhèn)都會異常熱鬧。為了一覽開都河九曲十八彎的壯麗景觀和湖面上白天鵝的優(yōu)美舞姿，全國各地的游客集聚到這片有著“富饒的泉水”之稱的高山草甸草原。然而，首先映入他們眼簾的既不是朝思暮想的開都河也不是翩翩起舞的白天鵝，而是由我們構(gòu)成的一望無際的粉紅色花海。當游客驚艷于我們的美艷時，牧民們臉上展現(xiàn)的卻是無限的憂愁。

巴音布魯克草原（范書財攝）

我的真實身份

大家好，我叫甘肅馬先蒿（Pedicularis kansuensis），隸屬于列當科馬先蒿屬，在屬內(nèi)，我有約800個兄弟姐妹，他們遍布北溫帶，其中近半數(shù)種類集中分布在我國的西南高山地帶，那里被認為是馬先蒿屬的一個分化中心。

在新疆一共有31種馬先蒿屬植物。2000年左右我在新疆的巴音布魯克高寒草甸開始蔓延，隨后就被列為重點關(guān)注對象。當時大家把我誤認為我的“一個哥哥”輪葉馬先蒿（P. verticillata），因為我們在形態(tài)上存在很多相似之處。后來，中科院新疆生態(tài)與地理研究所和昆明植物所的研究人員在聯(lián)合考察過程中發(fā)現(xiàn)我的體型較為高大、分枝很多，花冠顏色多變，并且花萼前方不開裂，覺得我在形態(tài)上更接近“甘肅馬先蒿”。2016年，他們利用最大似然法對matK，rbcL和trnH-psbA三個片段進行聯(lián)合分析，發(fā)現(xiàn)我和甘肅馬先蒿聚為一支，且支持率達到100%。從此，我的真實身份終于被揭曉。

甘肅馬先蒿在新疆巴音布魯克草原綻放

種類繁多的馬先蒿

我不是一個“人”在生活

如果你將我挖出，仔細觀察我的根部，也許你會發(fā)現(xiàn)我不是獨立存在的。我可以通過根部產(chǎn)生的一種寄生器官——吸器，牢牢地抓住我的鄰居，并從他們那里掠奪可口的食物。

我產(chǎn)生的吸器內(nèi)部有一條或幾條由導(dǎo)管組成的通道（研究人員稱之為木質(zhì)橋），它就像一根吸管一樣，插入寄主植物的維管組織，我通過較高的蒸騰能力作為動力，輕輕一吸，寄主植物維管組織中的養(yǎng)分就會源源不斷的流入我的身體，供我長大。這是我的本能，因為我是寄生植物，確切的說是半寄生植物。

甘肅馬先蒿吸器—木質(zhì)橋

就寄生植物而言，根據(jù)寄生植物與寄主的關(guān)系、依賴程度一般分為全寄生植物和半寄生植物。所謂的全寄生植物是指體內(nèi)不含葉綠素，不能自主進行光合作用，必須依靠寄主提供全部營養(yǎng)物質(zhì)的植物，比如新疆的明星植物肉蓯蓉（Cistanche spp.），鎖陽（Cynomorium songaricum）等。而半寄生植物自身含有葉綠素，可以自主完成光合作用，但需要從寄主體內(nèi)吸收部分或全部的水分和養(yǎng)分的植物，如名貴植物檀香（Santalum album）。

肉蓯蓉

就我而言，我自己可以進行光合作用，但必需從寄主植物體內(nèi)吸取部分水分和養(yǎng)分才能維持我的生存和發(fā)展。只有源源不斷的水分和養(yǎng)分通過吸器從其他植物流入到我的體內(nèi)，我才能夠正常的開花結(jié)實，完成我的生命史。

我的寄主范圍很廣，大部分和我在根部有接觸的物種，我都可以將其緊緊的抓住，像吸血鬼一樣從其體內(nèi)吸收養(yǎng)分和水分，但是我也有個人偏好，像新疆人鐘愛拉條子一樣，我更喜歡禾本科植物。我不斷的吸食會導(dǎo)致本應(yīng)枝繁葉茂在生態(tài)系統(tǒng)中占優(yōu)勢的寄主植物表現(xiàn)的“面黃肌瘦”。

馬先蒿-寄主共同體

從整個群落的穩(wěn)定性來講，寄主植物的長勢變?nèi)鯐魅跗渥陨淼母偁幜Γ瑥亩淖內(nèi)郝涞奈锓N組成，影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

我還是入侵性本土植物

除了半寄生植物這個頭銜，近年來科研工作者又給我扣了一個新帽子——入侵性本土植物。

傳統(tǒng)意義上的，生物入侵是指“生物物種擴展到一個新的地區(qū)，在新的區(qū)域里，其后代可以繁殖、擴散并維持下去”。而入侵種則被認為是“已引起或很可能引起對經(jīng)濟、環(huán)境、和人類健康產(chǎn)生危害的外來種”。

實際上，從時間和空間尺度上很難明確地區(qū)分外來種還是本地種。于是，Alpert等(2000)將入侵種定義為“在空間上傳播，并對已經(jīng)存在的物種產(chǎn)生負作用的物種”，理論上包括入侵性的外來種和入侵性的本土種，兩者的共同特點是蔓延并造成危害。

憑借著結(jié)實率高、種子量大，種子萌發(fā)率和幼苗成活率高，形態(tài)可塑性強，可適應(yīng)多種環(huán)境條件等特點，我表現(xiàn)出了超強的入侵性。2000年左右，我從高海拔的山地草甸轉(zhuǎn)戰(zhàn)來到水草豐茂的巴音布魯克草原，憑借超強的入侵性以燎原之勢迅速開疆拓土，在巴音布魯克高寒草地中占據(jù)了主導(dǎo)地位，直接造成當?shù)夭輬鐾嘶敛莓a(chǎn)量下降，給畜牧業(yè)造成了直接的沖擊。所以稱我為入侵性本土植物最恰當不過。

從空間尺度上講，入侵應(yīng)該有一個方向性，這時我從哪里來就成了一個值得關(guān)注的問題。我在新疆被正名以前，我被認為是青藏高原特有種?，F(xiàn)在我的分布區(qū)呈現(xiàn)青藏高原-天山間斷分布。在青藏高原和天山之前隔著廣闊的干旱區(qū)（塔里木盆地）。那么，我在天山地區(qū)出現(xiàn)就存在兩種可能：1）在干旱區(qū)出現(xiàn)之前（那應(yīng)該是很久很久很久以前的事情了），我就已經(jīng)在天山有分布，現(xiàn)在的間斷分布只是干旱化的擴大把原本統(tǒng)一連續(xù)的整體分割開來；2）我的種子在某種外力的作用下跨越廣闊的干旱區(qū)，從青藏高原長距離遷移到了天山。針對上面兩種可能性，中科院生地所的科研人員通過從青藏高原和天山地區(qū)廣泛采樣，利用譜系地理和分布區(qū)模擬相結(jié)合，確定了我應(yīng)該是在末次冰盛期之后（遠遠晚于干旱化的擴大）在天山出現(xiàn)的。也就是說我是從青藏高原跨越廣闊的干旱區(qū)來到了天山。

天呢！我都不敢想象我有這樣的能力！

確實，我沒有這樣的能力！

悄悄的告訴你，有外力的存在！

至于是何種外力協(xié)助我跨越廣闊的干旱區(qū)，目前還沒有確切的答案。在排除了自然環(huán)境影響后，推斷可能是戰(zhàn)爭過程中的糧草押運，車輪、馬蹄間隙等（很扯，但可能性很大），或者人工草地的推廣和邊坡修復(fù)工程過程中草種調(diào)運夾帶了我的種子。

甘肅馬先蒿現(xiàn)代地理分布格局

我給牧民帶來的煩惱

自我在巴音布魯克草原被發(fā)現(xiàn)以后，憑借超強的入侵性迅速開始蔓延。2013年我已經(jīng)開拓了將近90萬畝。我的到來直接導(dǎo)致巴音布魯克草原上狐茅和針茅等優(yōu)良牧草枯死，優(yōu)良草場轉(zhuǎn)變?yōu)榱拥炔輬觥６易约河捎谶m口性差，并不受家畜喜歡。目前造成每年損失牧草144000噸，給牧民直接造成經(jīng)濟損失約2880萬元/年。我的蔓延，令當?shù)啬撩窈驼块T苦不堪言，我估計他們對我已經(jīng)恨的牙根癢癢，恨不得吃了我（我想這是一個根除我的好方法，如果我可以吃的話）。

針對我，和靜縣專門成立了防除馬先蒿工作領(lǐng)導(dǎo)小組，全力動員當?shù)啬撩耖_展草原毒害草防除工作。每年投入大量的人力、物力、財力對我進行機械刈割和人工拔出（盛花期，阻止結(jié)實），另外也開展少量的化學(xué)防除試驗。然而，效果并不明顯。實在不好意思的是，目前我仍以每年0.3萬公頃的速度蔓延。

除了在新疆巴音布魯克草原，我近年來也在其他地區(qū)積極的開疆拓土。新疆生地所研究人員基于2014年開展的野外調(diào)查及新近的一些研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)我這一入侵性的本土植物已在巴音布魯克以外的地區(qū)開始蔓延，且勢頭猛烈，如新疆巴里坤縣和青海省部分地區(qū)。

甘肅馬先蒿蔓延危害(A，新疆巴音布魯克；B，新疆巴里坤；C，青海門源縣)和生境多樣化(D-I)

為了防止我進一步擴張，并降低我的危害，中科院生地所聯(lián)合中科院昆明植物研究所的研究人員針對我的生活史、傳播途徑、群落結(jié)構(gòu)、對關(guān)鍵生態(tài)因子的響應(yīng)以及蔓延遺傳基礎(chǔ)開展相關(guān)的研究。他們發(fā)現(xiàn)，我的家族之所以這么壯大，是因為我們不挑食（寄主范圍廣）且具有極強的繁殖力和較高的種群遺傳多樣性等特點。

此外，他們在研究中發(fā)現(xiàn)了土壤中的一些微生物（如叢枝菌根真菌）可以抑制我的吸器的產(chǎn)生，并且可以調(diào)節(jié)我和寄主植物之間的互作關(guān)系，減輕我的危害。然而，這些結(jié)果還遠遠不能從根本上解決我的蔓延和擴張。期待新的研究成果能夠減輕我的罪惡，還草場一片綠色，還牧民應(yīng)有的收入。