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* 2020-04-21* 思想者小传 胡永红 教授级高工、博士，全国优秀科技工作者，现任上海辰山植物园执行园长，曾任上海植物园园长，兼任国际植物园协会亚洲分会主席。 自人类诞生以来，植物就是我们在自然界的一个重要朋友。随着经济社会的发展，植物园成为城市里的一方休憩天地。 纵观历史，发源于博物学的植物园，并非单纯学术研究的象牙塔。它是农作物、经济作物发展的推手，是人类文明、全球化战略的执行者，甚至一度引发世界格局洗牌。 全球现存3000多座植物园，中国拥有200座左右。不过，在普通人的眼里，“植物园”已与“公园”区别不大。 特别是，随着20世纪后期分子生物学的快速发展，基础性植物学逐渐没落，植物园的综合功能有所淡化，正在被各个现代学科分别取代。 例如，曾经的“草药”功能，被合成生物学、药学取代；曾经的“种植”功能，被农业产业链取代；曾经的“观赏”功能，被现代公园、博物馆或专业展览取代。 其实，在当今世界的各个角落，现代植物园仍在为农林、园艺和药物研发提供植物素材，为各界人士提供丰富的植物信息，为城市居民提供休闲娱乐场所和更好的生态环境滋养。 面向未来，植物园还致力于成为新植物资源和技术中心，助推植物学信息的共享与传播，解决可持续发展面临的资源、环境和健康等难题，从而更好地促进科学发展、践行生态文明。 在人类历史上，植物园究竟经历了怎样的发展历程？现代植物园可以进一步发挥怎样的作用？这些都是值得深入探讨和思考的课题。 从草药园教学园到留存物种的“方舟” 1545年，在意大利帕多瓦诞生的“第一个植物园”，其功能偏向于“草药园”和“教学园”。此后，波兰的布雷斯劳植物园，德国的海德尔堡植物园、卡塞尔植物园和莱比锡植物园，荷兰的莱顿植物园，法国的蒙特皮利植物园等，如雨后春笋，相继冒出。 到了18世纪，植物园从关注草药渐渐转为关注观赏植物和作物研究。那是一个大航海时代，成千上万的外来植物被运到欧洲的花园进行分类。与之相伴，经济作物成为殖民者的目标。 一个典型的例子是咖啡。自从18世纪荷兰殖民者发现咖啡后，咖啡种植园便在爪哇、苏门答腊岛、巴厘岛等地遍地开花。他们还把咖啡种子运回阿姆斯特丹，尝试在温室里进行繁殖。 接着，法国人在印度西部的马提尼克岛建立咖啡种植园，葡萄牙人把咖啡种子从果阿带到巴西，西班牙人则从古巴把种子带到南美各地。由此，咖啡这一经济作物在全球得到迅速传播。 进入19世纪，以英国邱园为代表的欧洲植物园拥有更大的野心——响应国家的战略资源需求，频繁进行植物考察和收集。邱园派出很多植物学家、探险者前往更加遥远的地方，雄心勃勃地挖掘全球植物资源。对他们来说，经营和扩大植物园就像发现新大陆一样令人兴奋。 当时，西方与中国的主要外贸商品是茶叶、丝绸和瓷器。许多洋行在上海集中设点，也是因为上海靠近茶叶和丝绸产区。那么，除了贸易交换，有没有一劳永逸的办法把茶叶占为己有？ 史料记载，英国植物学家福钧几次深入中国冒险，盗取茶苗。每一次都需要经历几个月的海上历险，虽失败了多次，却仍不放弃，终于把茶苗成功盗了回去。可见，这背后有多大的利益驱动。 从此，在全球贸易市场上，中国产的茶叶地位迅速下降，欧洲茶叶逐渐占据上风。 接下来，还可从生态学的角度来谈谈植物的重要性。 有一类植物，是北半球的重要树种，1/3的物种分布在中国。它的名字是壳斗科。 十多年来，上海辰山植物园对中国栎属植物（壳斗科，占中国天然林总面积的13.7%）进行了一系列研究，发现它之所以在中国种类如此丰富，主要取决于华南、西南地区复杂多变的地势、地形与季风气候。 常绿栎属植物的多样性，随气候变化、地势变化而增加。这也意味着，它是一个非常理想的气候指标。当我们研究其种类和分布规律时，往过去看，可以找到几百年来中国气候的变化规律；往未来看，有望预见今后的气候变化走势。通过观察和研究其种群变化，可以提前预警乃至帮助政府决策。 这就是植物与人类的关系。濒危物种保育之所以重要，正是基于这样一个前提：人类以及所有其他生物的存在都离不开植物。某些植物物种的灭绝，可能会导致生态链某个环节断裂，生态系统遭到破坏，首当其冲的可能是人类。毕竟，地球的自然生态经过千百年的演化可以慢慢修复，人类却未必能等到那一天。 尤其20世纪中后期以来，伴随全球变暖、环境变迁、自然灾害和人为破坏风险等多种因素，人们开始意识到，保护生物多样性就是保护自己。由此，进行濒危植物的保育，留下物种的种子，显得日益重要。在所有可以从事植物保育工作的机构里，植物园拥有一项独特优势——迁地保育。 当某种植物的生存环境遭到破坏，如丛林被烧、山头崩塌等，它可以迁往植物园。待自然生境再度恢复，就可以把植物重新种回去，逐步修复毁坏的生态链。可以说，植物园的迁地保育仿佛一艘“诺亚方舟”，为人类文明和大自然留存物种。 据统计，世界上有10万种植物正面临灭绝的危险。当前，已有2000多个植物园投身全球植物保护，形成了世界植物保护网络。 从自然植物管理者到城市生态园艺师 21世纪是一个快速城市化的世纪。以上海为例，交通四通八达，公共空间错综复杂。每天，大规模的人流、车流移动交汇。“寸土寸金”的城市，哪里才能容下植物呢？ 利用高架桥的桥墩来种花种草是一个办法。如果密布的高架桥下能大面积变绿，那么城市景观、人均绿化将会大幅提升。可是，缺少阳光、没有雨露，还有扬尘、尾气侵袭，植物怎样生长？ 最大的难点在于低光照。园林部门曾经在高架桥下搞过绿化，如在高架桥柱上种植爬藤植物，但生长情况不是很好。尤其是，东西向的高架桥光照条件较差，种植的植物大多“半死不活”。 为了找到合适的植物品种，研究团队把初选出来的80种植物送入“魔鬼训练营”进行测试。历经数年，终于筛选出30种具有超强单项或综合抗性的植物，如花叶柊树、茶梅、美丽野扇花、小叶蚊母、金心胡颓子、意大利络石、多枝紫金牛、蓝冬青、金边六月雪等。这些植物形态各异、叶色、花色不同，配搭组合，十分漂亮。 上海丰盈的雨水资源，也被利用到集成多项技术的城市绿墙上。例如，在各个植物模块中安装吸水材料、灌溉设施，运用渗、滞、蓄、净、用、排等措施，确保雨水灌溉的稳定性基本达到自来水的水平，有效节约城市水资源。 如今，走在虹梅南路元江路高架桥下，一眼望去是成片竖起来的立体绿化。在暗沉沉的光照下，这片超过1000平方米的绿墙郁郁葱葱、叶片油光发亮，几十个品种搭配成灵动的图案，远看犹如一幅生机盎然的风景画。 这样的园艺集成技术，可以批量化生产、模块化安装，快速增绿、迅速成景，并至少5年内不用更换植物。这是城市园艺的重要发展方向。 走在上海的一些街头巷尾，还有一个直观感受：行道树看似身姿挺拔，但根部的生长环境十分恶劣，大多是硬质下垫面。而且，行道树周边致密坚硬的土壤里，往往还掺杂石砾、玻璃、混凝土块等建筑垃圾。 同时，上海的地下水位较高，地下管线设施繁杂，沿海土壤的盐碱程度较高。有限的空间、土壤生物活性低、不透水铺装，再加上车水马龙对土壤的压实，让许多树木生长不良。 如何在维持车辆通行功能的同时“再造自然”？在有限空间下，如何使植物可持续地健康生长？大家动足脑筋，想了不少办法。 比如，上海有4种代表性行道树，分别是香樟、银杏、悬铃木和广玉兰。通过物理改良、生物改良、化学改良、土壤调理剂等综合技术，相关团队研发出适宜这4种行道树生长的栽植基质，并进行示范推广。 其中，配方土由两部分混合而成：满足强度框架所需的石块、符合植物生长需求的土壤；采用绿化植物废弃物堆肥形成的有机肥料、生物炭和土壤调节剂。它主要用于人行道、停车场等硬质铺装绿化。 上海中心城区的人行道往往只有2米左右，不仅人的行动受到限制，而且树木的生长空间也遭到限制。加上地下市政管线和上方的架空线，树木仿佛被牢牢框死了。现在，用配方土连通的方式扩展根系生长空间后，底部设置排水盲管，可最大限度消纳树池周边硬质地面产生的雨水径流。 在人口密集的城市，草坪是人们零距离亲近自然、提高生活质量的“黏合剂”。一些城市的草坪，一个突出问题是不可进入、不可踩踏，对公众开放程度低。 通过创新创造，辰山植物园在草坪技术上形成了拥有自主知识产权、具有耐踩踏和低维护特性的专利。它的整体效果和风格是疏林草地，不仅提高了草坪场地的景观性、功能性，还打造了一套有效的雨水循环利用系统，实现了零排放的综合生态效益。 从物理空间中的园到激活创新的平台 城市是一个人造的巨大有机体。自然生态理论不适宜直接搬到城市，而需要多学科的跨界，即不仅考虑植物与环境的关系，还得考虑植物与人的关系，具体涉及人类学、社会学、建筑规划学、景观学、心理学、经济学、行为学等。 第一，对接国家战略，顺应时代需求。 16世纪以来，跨大陆、跨地区、跨国家之间的植物引种驯化及发掘利用，深刻改变了世界经济社会格局，甚至影响到一些国家的兴衰。其中，植物园对植物引种驯化的贡献无可置疑。最为突出的代表非英国邱园莫属——它将稀有植物资源保存下来，催生“就地保护”理念，引领建设了一个“千年种子库”。 近年来，中国植物园培育出植物新品种1352个、申报植物新品种权证494个、推广园林观赏/绿化树种17347种次，获国家授权新品种452个、开发药品/药物748个、开发功能食品281个、推广果树新品种653个。其中，中国特产猕猴桃属资源的研究与利用，对经济发展和科技水平的贡献居于世界领先水平。 面对新的机遇和挑战，中国植物园理应进一步盘活“一带一路”相关资源，推进研究、保育、开发和贸易，重新建立植物与人的联系。 第二，借助区位优势，用好科技力量。 上海作为首批沿海开放城市，是长江经济带的龙头城市，致力于打造国际经济、金融、贸易、航运和科技创新中心。2004年，上海启动辰山植物园建设。这是强化城市生态文明建设、打造国际化大都市的一个抓手。 近年来，随着信息化、大数据的深入发展，邱园等国际一流植物园纷纷将信息学列为基础支撑和制胜关键。 辰山植物园在经济、科技、人才和交通等方面具有先天优势，目前已经牵头建立了华东地区植物名称检索、经济植物数据库、迁地保育植物科学数据库、标本数据库等各类在线数据库，为科研工作站及时高效获取实验数据以及科研产出提供了便利，有助于理顺“平台建设—数据积累—科学证据—科学发现”的新型科研发展模式。 同时，运用多种现代科技手段，面向公众进行传播和教育，不仅可以加深全社会对植物园的认识，也能促使更多人理解城市发展、人类文明发展的使命。比如，在基于辰山数据库开发的“形色”手机软件上，只需用手机对着植物进行拍摄，就可以自动辨认植物名称，帮助普及生物学知识。 第三，注重开放合作，集聚多方资源。 植物园不仅是一个物理空间中的“园”，还要成为大象无形的平台，凝聚各方创新力量。 在现代科学的“夹缝”中，植物园应当进一步开拓新的功能，如创制高功效功能性食物、缓解人的慢性代谢综合征等。 近年来，西方植物学家在非洲大戟属白角麒麟的汁液里发现了一种新化合物。它的辣度是辣椒的一万倍，现在已经被开发了癌症晚期的止痛功能。上个世纪，美国人从成千上万种植物中筛选抗癌植物，最终找到了紫杉。如今，基于这种植物开发的“紫杉醇”药物，已经成为广泛应用的化疗抗癌药物，获得医学和商业模式的巨大成功。 在上海，辰山植物园同样进行着类似研究。例如，解析黄芩素生物合成途径，破译中药黄芩产生抗癌活性物质的遗传密码。代谢研究的一大用处是，当我们掌握植物代谢相关的机理，就不需要通过原始的“种植—培育—提炼”方法，而是直接通过微生物等合成代谢产物，快速进行药物或其他应用。 |
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