澳大利亚新国宝！被科学界认为是20世纪最主要的植物学发现

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在密歇根大学马修植物园的亚热带温室里，我第一次见到了瓦勒迈杉。这棵不起眼的小树乍看像是杉科植物，仔细端详却发现它和我们熟知的杉树迥然不同。人们也叫它“恐龙树”，其珍稀、古老的程度可见一斑。

1994年以前，植物学家只在化石里见过瓦勒迈杉（Wollemia nobilis）的身影，以为这一物种早在200多万年前就从地球上灭绝了。1994年，人们在澳大利亚的一条峡谷里惊奇地发现了瓦勒迈杉这一“活化石”植物的种群，这一消息迅速登上当时多家报纸的头条，并被科学界认为是20世纪最主要的植物学发现之一。过去静默于山谷的瓦勒迈杉也一举成为澳大利亚的新国宝。

石破天惊的发现

瓦勒迈国家公园（Wollemi National Park）位于澳大利亚最大城市悉尼西北方约130公里的山区，是新南威尔士州第二大国家公园，同时也是世界遗产地大蓝山（Greater Blue Mountains）的一部分。1994年8月的一天，供职于新南威尔士州国家公园和野生动物服务处的戴维·诺布尔（David Noble）和朋友们在该公园里玩绳降，在一条被温带雨林和砂岩峭壁包围的茂密深谷里，他意外地发现了一种从未见过的“松树”，数量约有40株。它们高约40米，胸径最大的接近1米，叶片深绿，并具有一种独特的分支方式。更为奇特的是，其树皮看起来如同泡状巧克力一般。

戴维对这种“松树”十分好奇，具有良好植物学功底的他隐约意识到，这可能是一个新发现，于是捡拾了一根掉落在地的枝条，带回去请植物学家帮忙鉴定。最开始一位植物学家问戴维：“你确定这不是蕨类植物吗？”“不是！”戴维答道。不过，戴维当时一定没有想到，在这条距悉尼不到200公里的峡谷里发现的植物不仅是一个新物种，而且还是南洋杉科的一个新属，很快这一发现就震惊了全球植物学界。

由于这一峡谷原生植被保存较好，生态环境对人类活动又十分敏感，因此野生瓦勒迈杉种群的具体位置严格保密，只在特殊情况下，少数研究人员才被允许进入，而且还必须换鞋，以免无意中带入病原体。同年，人们在瓦勒迈国家公园又发现了一个种群，2000年时还是在该公园发现了第三个种群。 从已知三个种群的情况来看，野生成年树木的数量不到100株，幼树也只有约200株，而且大多只有很少的枝叶。如果不出现透光的林窗，幼树在成年前便会夭折。

如果不出现透光的林窗，幼树在成年前便会夭折。人们期望通过人工大量繁殖满足需求，从而切实保护野生种群。图为通过组织培养繁育的瓦勒迈杉幼苗。

瓦勒迈杉极其珍稀，世界自然保护联盟（IUCN）将其评定为极危种。由于瓦勒迈杉的分布仅限于瓦勒迈国家公园，植物学家在1995年就用这个公园的名字Wollemia（瓦勒迈）作为它的属名，而在当地原住民语言里，“瓦勒迈”的意思是“小心你的周围”，同时为了纪念它的发现者戴维·诺贝尔，他们用诺贝尔的姓作为其种加词nobilis，于是就有了Wollemia nobilis（瓦勒迈杉）这一新物种的学名。

瓦勒迈杉是一种古老的植物,属南洋杉科，高约40米，目前主要生长于新南威尔士州瓦勒迈杉国家公园。世界自然保护联盟（IUCN）将其评定为极危种。

为一个新物种召开一场新闻发布会可不是一件平常事，瓦勒迈杉便享有这项殊荣。当时，全球各大报纸将其作为头条新闻，记者、科普作家更是纷至沓来，争相挖掘更多的信息，并录制了其发现过程和后续研究的纪录片。公众希望一睹瓦勒迈杉的风采，园艺爱好者则期待能在自家后院种上一株。关于瓦勒迈杉的遗传学、系统演化、化学成分、胚胎学、形态学、繁殖以及相关的真菌和昆虫研究也随即展开。

人们期望通过人工大量繁殖满足需求，从而切实保护野生种群。 和其他南洋杉科植物一样，瓦勒迈杉横生的枝条插在苗床上也只能水平生长而不长高，顶枝则只长高不发侧枝。在寻找合作伙伴商业化繁殖瓦勒迈杉的招标广告播出后，竞标者多得可谓踏破了招标人的门槛。当悉尼皇家植物园种下一株幼树时，一位政府高官到场并特别举办了庆祝仪式，这棵小瓦勒迈杉还被种在一个结实的金属笼子里，以免被盗。一种新发现的植物能引起如此轩然大波可算是世间少有了。

为防止被盗，悉尼皇家植物园将瓦勒迈杉种在了铁笼中。

人工繁育的小苗。和其他南洋杉科植物一样，瓦勒迈杉横生的枝条插在苗床上也只能水平生长而不长高，顶枝则只长高不发侧枝。

澳大利亚已制订了恢复计划，总体目标是确保该物种长期保持活力。图为用来收集种子的网。

本文节选自2021年11月刊， 点击图片即可购买

从远古走来

瓦勒迈杉所属的南洋杉科出现在三叠纪晚期，这一时期裸子植物开始取代蕨类植物的统治地位，恐龙和哺乳动物也已经出现。 南洋杉科的种数在距今约2亿年前的侏罗纪时期达到了顶峰。最早的南洋杉科化石就是在北半球发现的，而和南洋杉花粉形态相似的花粉化石在南北半球的侏罗纪和白垩纪地层中都有发现。

但是从白垩纪末期开始，这一裸子植物科就开始在地理分布和物种数量上持续衰减，而恐龙也正是在这一时期发生大规模灭绝的。以前南洋杉科植物几乎遍布世界，现在我们只能在南半球的南美、新西兰、澳大利亚东部、新几内亚岛和新喀里多尼亚岛看见原生的南洋杉科植物，其中新喀里多尼亚岛尤以南洋杉科植物多样性丰富而出名，这种南半球分布应是一种孑遗（jié yí，是指过去分布比较广泛，而现在仅存在于某些局部地区的古老动植物种）样式而不是所谓的冈瓦纳大陆起源的衍生。

在对叶片、雌雄球花与发掘于澳大利亚东部的化石进行对比后，植物学家推断瓦勒迈杉在距今约2.5亿〜160万年前的中生代到第三纪曾占据了澳大利亚东部的广阔区域，而且很有可能分布到了南极、新西兰甚至印度和南美洲南部。

在瓦勒迈杉被命名之前，南洋杉科只有两个属：南洋杉属（Araucaria）和贝壳杉属（Agathis），这两个属的植物在我国都有引种栽培，主要作盆栽观赏和园林布景之用。一些研究结果表明，瓦勒迈杉和贝壳杉这两属的亲缘关系最近，这两者再和南洋杉属构成整个南洋杉科家族。

同属南洋杉科的柱状南洋杉▼

同属南洋杉科的智利南洋杉 ▼

同属南洋杉科的澳大利亚贝壳杉 ▼

瓦勒迈杉的群体遗传多样性极低，个体间几乎没有差异。这也许是因为经历了漫长的地质年代，而现存的个体数又很少，造成了遗传瓶颈。南洋杉属和贝壳杉属的群体遗传多样性也不高，不过略微有些差异，这也表明了南洋杉科这一古老的裸子植物科群体遗传多样性普遍偏低。

除了研究瓦勒迈杉本身，1997年科研人员还从其植株内分离出一种内生真菌。 这种真菌能合成紫杉酚，这是一种有名的抗癌物质，还能帮助瓦勒迈杉抑制其他病原体的生长，不过其含量太少不足以被利用。另外，人们还从瓦勒迈杉的种子、叶片、根、生长的土壤和落叶层中分离出多达50种真菌，其中9种都被鉴定为新种。

奇特的外形

瓦勒迈杉生长在湿润的峡谷谷底，其常年保持温润状态的生境和周围相对干燥的环境形成了鲜明对比。最为特别的是峡谷在一定程度上可以屏蔽这一地区频繁的野火，虽然谷中一些瓦勒迈杉有过火烧的痕迹，但是从树干基部又萌发出了新枝条。其叶伸展而微垂，树形亭亭玉立，树高40米，高高的树冠伸出了浓密的温带雨林，极其醒目。然而直到1994年才被世人发现，这本身就让人惊奇不已。

和同科的南洋杉一样，瓦勒迈杉也具有两种类型的枝条。一种往上生长，根据分蘖（fēn niè，禾本科等植物在地面以下或接近地面处所发生的分枝）的不同部位，可以长成新的枝条或茎干；另一种则从直立生长的茎上分出后横向生长，叶片也就长在这种枝条上。 和南洋杉不同的是，瓦勒迈杉的横枝在生长点没有被破坏前是不会分枝的。一般的树叶都是一片片掉落，可是瓦勒迈杉却并非如此，它脱落的是整个枝条，这一特点也和南洋杉相同。

瓦勒迈杉叶片和化石

大多数植物在叶腋（yè yè，叶的基部和茎之间所夹锐角的部位）长有暂时休眠的腋芽（叶腋中的芽，即茎上长出的侧芽），它们平时按兵不动，在顶芽被动物啃食或者受到其他伤害后就开始复苏，随后长成新枝。 瓦勒迈杉却没有这样的腋芽，但是在叶腋有一群特殊的细胞，它们的特别之处在于不管顶芽是不是完好，它们都我行我素地生长成新的直立茎，哪怕只是一年生的幼树也能生出多条主茎。这样一来，在很多植株的基部就会有很多树干。这一特征被认为是它们挺过动物啃咬、野火和山谷中落石的秘密武器，也许这也是它们能在近几百万年来澳大利亚气候明显干旱化的环境中存活的原因之一。瓦勒迈杉的树皮外观独一无二：密集的棕色椭球状凸起极像一块圆柱形的泡状巧克力。

瓦勒迈杉的树皮外观像泡状巧克力

瓦勒迈杉的叶片没有叶柄，两列着生在横生的枝条上。不同于我们熟知的针叶，其叶片为长条形，全缘不带刺，叶片基部扭转如同折扇一般附在枝条上。叶片背面的颜色较正面浅，呈粉绿色，可以看见一些纵向平行的叶脉，不过没有明显的中脉。 瓦勒迈杉在生长的不同阶段，其叶片会随着环境变化表现出不同的特征。幼树生长在弱光环境中，叶片呈淡绿色且宽阔，当其树冠伸出林冠后，在充足的光照和较低的湿度下呈现出深绿色，叶片也变成了长条形。生长季初期的叶片往往比生长季中期的叶片短，这样枝条的边缘看起来就像钻石形状。为了减少水分的散失，瓦勒迈杉的叶片发展出了厚厚的角质层，为了进一步减少与大气进行气体交换时的水分散失，其气孔并不分布在叶片的表皮上，而是躲在下陷的气孔窝里，和夹竹桃这样对水分吝啬的植物如出一辙。

瓦勒迈杉的叶片没有叶柄，呈长条形，全缘不带刺，叶片基部扭转如同折扇一般附在枝条上。

瓦勒迈杉是雌雄同株的植物，圆球状的雌球花和梭形的雄球花生长在不同的横枝顶部。在南半球的暮春时节（10〜11月），雄球花便释放出大量风媒花粉。受精后，梯形的种子需要一年半才能成熟，届时带翅的种子从高高的树冠飘落，到达环境适合的地方就会萌发，如果正好落在光照充足的生境，它就会成长为傲立雨林之冠的大树。

瓦勒迈杉是雌雄同株的植物。雌球花为圆球状（左图），雄球花为梭形（右图）。

绝大多数裸子植物的种子都被种鳞（裸子植物松杉纲球果上着生种子的鳞片）承托，不过和同科的南洋杉属不一样， 瓦勒迈杉的种子与其种鳞是相互分离的。虽然贝壳杉属的种子也有翅，但是只长在种子的一侧，瓦勒迈杉种子一周都被翅包围。由于野外种群数量极少，有关种子萌发的研究就显得特别重要。科学家们发现在24℃〜30℃之间瓦勒迈杉种子萌发最快，在10℃〜16℃的环境中几乎没有种子萌发，若将它们转移到24℃以上的环境中它们又能发芽了，但如果温度高达35℃以上，种子就会失去活力。

种子的形状呈梯形，胚珠受精后一年半才能成熟。

植物学家除了对瓦勒迈杉形态感兴趣外，他们还想了解一棵大树的树龄。于是他们从一根长约40米、已经倒落在地的成年树干上取了切片，送到澳大利亚国立大学林学系进行研究。在扫描电镜下，瓦勒迈杉的年轮很清晰，加上人们知道它们生长的峡谷在冬季有一段明显的低温期，于是认定其“年轮”就是按一年一圈的速率形成的。根据年轮的圈数，再结合碳定年法的测定，人们推断出这根树干约有350岁。不过，由于瓦勒迈杉基部常常有大量分蘖，因此我们虽然能较准确地推测出其中一根树干的年龄，但要知道产生这根树干的树有多老还是一个难题。

瓦勒迈杉的发现不仅丰富了人类的植物学知识，从另一方面讲，影响更为深远的是它激起了普通公众对物种保育的空前关注和热情。如今在美国国家地理基金会和澳大利亚其他机构的合作下，瓦勒迈杉已经被大量繁殖并作为商品销售，这也是密歇根大学马修植物园这棵小树的来历。这样既能有效保护野外种群不被人们偷采和破坏，也是保育工作的一项资金来源，同时还满足了公众和其他植物学研究机构的需要，可谓一举多得，俨然成为珍稀植物保育的一个范例。

2019到2020年的大火差点毁掉了野生瓦勒迈杉，人们竭尽全力才使其存活下来。