陕西秦岭第四纪冰川遗迹与孑遗植物保护

陕西秦岭第四纪冰川遗迹与孑遗植物保护

李杨1，张鞠静1，何晓军2，呼海涛[1]*

西省林业调查规划院，陕西 西安 710082；2. 陕西太白山国家级自然保护区管理局，陕西 杨凌 712100

摘要：第四纪冰川是宝贵而不可再生的地质遗产，秦岭冰川遗迹极为发育，类型多样，特征典型，极具科学研究与保护价值。孑遗植物作为“活化石”植物，中生代时曾广泛分布于地球，第四纪冰期以后，由于自然地理因素和人为活动的影响，大多种群均已灭绝，现仅残存的少数种群也处于濒危状态。本文系统分析了秦岭第四纪冰川遗迹形成、类型、分布，以及孑遗植物的种类与现状，讨论了秦岭第四纪冰川遗迹与孑遗植物保护的重要意义，并提出了切实可行的建议，以期为秦岭珍贵资源可持续发展提供参考。

关键词：秦岭;第四纪冰川遗迹;孑遗植物;保护

冰冻圈作为第五大圈层，对其他圈层乃至整个地球有着重要的影响，决定了地表过程的重大调整、生物圈的凋零与繁荣、物种的演替与进化。目前地球处于全新世相对暖湿的时段，是第四纪气候环境演化的延续。秦岭山脉属于多种自然生态环境交汇的敏感地区，不仅是中国地质上的“枢纽"，更是中国东部第四纪冰川与西部现代冰川的“桥梁”，是我国东部北方冰川遗迹的典型代表。孑遗植物是一个古老的植物类群，在新生代第三纪或更早有广泛的分布，它们见证了地球生物演化的历史。260 余万年前的第四纪冰川时期削弱了气温骤降带来的不利影响，使许多古老的植物逃过此劫并延续至今，成为了孤独且进化缓慢的孑遗植物。孑遗植物的保护，对探索地质年代的变化与植物界的发展演化规律都有着十分重要的意义。第四纪冰川时期造就了今天的孑遗植物，而孑遗植物见证着第四纪冰川的发生，针对两者历史与现状的研究密不可分。秦岭作为“天然地质博物馆”和“孑遗植物避难所”，在全球持续变暖的背景下，对其冰川遗迹和孑遗植物资源的保护与发展的探讨，能够帮助人类认知晚近期地球历史，预知甚至预设地球和人类的未来。

1陕西秦岭第四纪冰川遗迹概况

1.1秦岭的形成

秦岭地区在震旦纪时期是一片海洋，被称为古秦岭洋，在加里东运动和印支运动时期，秦岭古海板块曾两次向华北板块进行过一次规模巨大的俯冲活动，在坚硬的古陆壳冲撞下，形成秦岭加里东褶皱带和印支褶皱带。至三叠纪末，秦岭古海水域环境全部消失，该地区由于地壳的不均一间断隆升，成为连接南北古陆的秦岭褶皱山系。燕山运动时期，南侧的扬子板块向已褶皱成山的秦岭基岩山地俯冲，使秦岭造山带迅速抬高。之后在喜马拉雅山运动的强烈改造下，经大幅度的块断式垂直升降运动，最终形成了现今秦岭的格局。[1~3]

1.2研究史

秦岭地区第四纪冰川的研究始于上世纪初，1922年W. Limpricht首次对太白冰川进行论述[4]。国外学者H.威曼斯[5]、G. Fenzel，我国地质学家李四光[6]、赵亚曾、黄汲清、李毓尧、许杰等分别在各自的著作中论及太白山的冰川。新中国成立后，我国地质学家对秦岭地区第四纪冰川作用及冰期划分做了进一步探讨，先后提出太白、首阳、外方、斗母宫、大殿、公王岭、郭家岭等冰期概念[7~10]。这些概念多源于区域地质测量观察所得，未进行专题研究，难以得出一个统一的冰川划分方案，未解决秦岭地区第四纪冰川作用的性质、类型、特点、次数、规模、分布及其分期等问题。刘有民等人开展了秦岭地区第四纪冰川遗迹与第四纪划分研究[11]，探讨了秦岭第四纪冰川的性质、类型和空间分布，概括了秦岭地区第四纪古环境演变模式，初步建立了秦岭第四纪气候地层层序。

1.2遗迹类型

陕西秦岭地区第四纪冰川遗迹的主要类型有冰蚀地貌、冰碛地貌和冰缘地貌。冰蚀地貌主要分布在秦岭3000米以上高山区。如以八仙台为中心，在其周围放射状分布出的五条冰川槽谷[12]；冰碛地貌与冰川槽谷彼此交错，由成分各异的砾石、泥沙堆积物形成，一定程度上表明太白山冰川作用期间有中止前进的过程[13]；受冰川降温作用的影响，秦岭发育了大面积冰缘地貌，反映出气候环境演化对地貌的控制作用，依据学者划分的末次冰期两次冰川作用和全新世降温事件及冰缘与冰川关系诸多特性[14~16]，推测秦岭至少经历过三次显著的冰缘作用期。秦岭是我国东部为数不多的古冰川发育山脉，冰川地貌资源在我国东部地区可谓稀缺；另外，冰川遗迹具有不可再生性，一旦遭到破坏将不可挽回[17]。

1.3分布

依据地貌形态的区域差异，将秦岭区域分为秦岭高山、中高山地貌亚区，秦岭中山亚区，南洛河—丹江两侧中低山丘陵宽谷盆地亚区三个地貌亚区。秦岭第四纪冰川遗迹主要分布于高山、中高山地貌亚区和中山亚区。经第四纪冰川与流水作用，该区山高坡陡，谷地狭深，多为深切的V形谷。受冰冻冻融影响，岩石不断破裂，沿坡而下，堆积于谷地，形成众多冰川遗迹地貌。同时在冻融作用下，形成许多石环、石多边形等特殊的冰缘地貌。海拔为2000～3000米的透马驹、玉皇山、首阳山、麦桔磊、静峪脑、草链岭、紫柏山、摩天岭、佛坪鳌山等孤立山峰的顶部及山坡处，石海、石环、石流、石河、岩块裙屡见不鲜，由于地势高，现代地貌作用过程仍以寒冻风化为主，故而冰缘地貌仍在发展

[18~19]。

2秦岭孑遗植物种类和分布

孑遗植物也叫作活化石植物，它们的起源久远，在新生代第三纪或更早有广泛的分布。其中大部分已经因为第四纪冰川期及以前地质、气候的变化而灭绝，只有很小一部分存活下来。这些植物的形状和在化石中发现的植物基本相同，也保留了其远古祖先的原始形状。孑遗植物的近缘类群多已灭绝，因此也是比较孤立、进化缓慢的植物。对于研究第四纪冰川时期我国乃至世界植物区系的起源、形成、演化、分化具有十分重要的意义。

秦岭是中国南北生物荟萃之地。秦岭山脉是东亚地区地质上最老的地区之一，地质上的古老性奠定了植物区系起源的古老性。大量化石证据和古生物学资料显示，秦岭主要植被群落的发生与形成不晚于第三纪中期，野生植物中含有单种属、少种属104个，中国特有属25个[19]，它们大多是原生、古老的孑遗物种。如蕨类植物中古老的石衫科、萍儿小草科、紫萁科、海金沙科，裸子植物中的银杏、太白红杉、秦岭冷杉、红豆杉、黄麻等，以及大果青扦、领春木、香果树、山白树、杜仲、鹅掌楸、水青树、独叶草、星叶草、瘿椒树等一大批孑遗植物在秦岭的庇护下得以保存，并列入我国重点保护的植物名单（表1）。

表1 主要树种天然分布区域

3陕西秦岭第四纪冰川遗迹与孑遗植物资源保护现状

3.1陕西秦岭第四纪冰川遗迹保护现状

除太白山地区第四纪冰川遗迹保护利用度较高外，秦岭其他区域第四纪冰川遗迹资源本地不清，大部份数据均来源于上世纪末和本世纪初[20～26]，无法对地质遗迹实施有效管理。目前，针对秦岭地区第四纪冰川研究力量较为薄弱，除部分科研院所和高校外，公众对于该领域认知和关注度较低。专项保护经费短缺，严重制约了保护工作的开展，众多冰川遗迹被风景名胜所“埋没”，使得人们对它的价值认识陷于“表面化”。基础设施薄弱，缺乏专业管护措施，受游客不文明行为影响，对遗迹造成众多人为干扰，破坏了冰川遗迹原有的稳定性。

3.2孑遗植物濒危原因

孑遗植物生存与发展的主要威胁来自环境变化和人类活动等外部因素，植物的濒危与绝灭是由于进化过程中存在某些薄弱环节无法适应外部因素所导致。孑遗植物濒危原因大致包括：大多古老的孑遗植物，生物学特性原始，生活史周期长，竞争能力弱，分布范围狭窄，生长缓慢，自然母树下种更新能力很差，这使得它们成活率低、天然更新差；很多孑遗植物对生境要求非常严格，对极端气候的抗性很差，需含丰富有机质的土壤，且不耐空气污浊。对生境的种种限制，严重影响了孑遗植物持续繁衍；人们对野生动植物栖息环境的挤占和破坏日益严重，造成孑遗植物生境片段化，使其残存于不同大小的斑块中，造成扩散和迁移困难，种群个体数量锐减；很多孑遗植物生态适应幅度很窄，遗传多样性水平很低，群间强烈分化、基因流受阻、近交严重，使极其有限的遗传多样性进一步丧失，加剧濒危。

4可持续发展建议

利用现代遥感技术、有人机、无人机、激光雷达等设备，结合林业相关资源调查工作，确定他们的分类与空间分布信息；通过地质遗迹数据库与孑遗植物数据库的建立，实现动态监测与保护；依据各重点保护的孑遗植物的生态习性和分布区域，设置重点区域加以重点保护，开展孑遗植物人工繁植培育与驯化，同时增加种源，提高遗传变异水平和基因交流，维持其长期生存和进化潜力；结合前人研究与生境调查，深入探讨孑遗植物种群濒危机制与保护对策，从根本上认识和有效保护其种质资源和珍贵基因；大力宣传地质遗迹与孑遗植物资源的重要性，认真贯彻执行有关国家政策、法令法规和保护管理办法，进一步加大管护和执法力度，防止违法破坏形为发生；创新宣传方式，及时向广大公众、国际社会传播推广秦岭第四纪冰川遗迹风采与孑遗植物的宝贵；吸纳国内国际社会援助，共同开展秦岭第四纪冰川遗迹和孑遗植物保护与利用技术的合作研究。

参考文献:

[1]陕西省地方志编纂委员会编.陕西省志·地质矿产志[M].陕西：陕西人民出版社，1993.

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基金项目：陕西省林业科技创新专项计划项目-陕西省森林（草原）资源动态监测评估技术平台建设（SXLk2020-04-02）

第一作者：李扬（1984-），女，副高级工程师，主要研究方向为林业资源保护

通讯作者：呼海涛，男，副高级工程师，主要研究方向为自然保护地、林业区域规划