红树
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红树及其代谢产物研究一、植物概况红树林中文名称源自于红树科植物体内含大量单宁,当单宁在空气中氧化,其附着的枝干呈红褐色,故得名。
东南亚常将红树的树皮提炼红色染料,马来人于是称它的树皮为“红树皮”,而中文名称则叫做红树。
英文则以“Mangrove”来通称所有的红树林植物,该字是由西班牙文中的树(Mangle)和英文中的树丛(Grove)所组成。
因此,红树并非特指单一物种,而是由多个可耐受海岸气候条件的树种组成的群落,即树林。
根据现有的定义,红树林是生长于热带、亚热带海岸潮间带,受周期性潮水浸淹,以红树植物为主体的常绿灌木或乔木组成的潮滩湿地木本生物群落。
一般位于陆地与海洋交界带的滩涂浅滩,是陆地向海洋过渡的特殊生态系,包括草本、藤本红树。
世界红树林的种类约有10科16属55种。
现在对于红树林尤其是红树的定义主要是生长在热带海岸最高潮线以下,及平均高潮线以上之灌木或乔木。
国际红树林组织按照红树的生育型和所处环境,将红树林植物分为:A.真红树,指“只生活在河口潮间带之木本植物,而且具有为适应环境而演化出的气生根及胎生现象等”。
B.半红树,在潮间带生长亦能延伸到陆生生态系之植物,许多海岸植物可列入此列。
例如亚热带行道树常选用的黄槿、海檬果等都是可以在潮间带及陆地生长的半红树林植物。
C.红树伴生植物,伴随红树林生长的草本、蔓藤及灌木,通常生长在红树林的边缘地带如马鞍藤、冬青菊、苦林盘等。
综上所述,对于红树,较为确切的定义是生长在热带和亚热带受潮汐影响的环境下的、具有特化结构和生理机制的木本植物,并可区分为真红树和半红树。
二、生理生态为适应海洋生活的需要,红树植物在长期的进化过程中形成了自身的一些不同于陆生高等植物的特点。
其中包括:1.发达的根系红树林生育地的土质松软、受潮水冲刷、缺氧,因此红树林植物的根系多分布很浅但很广,得以支撑树体并利于进行呼吸。
根部内并有通气道,在缺氧的土壤中,更利于气体交换。
为防止海浪的冲击,红树植物的主干一般不无限增长,而从主干上长出多数支持根,它们扎入泥滩以保持植株的稳定;有些支持根为支持枝干,会形成板状,支撑树体并利于进行呼吸;另外,从根部长出许多指状的气生根露出于海滩地面用以通气。
上述三种根系通过皮层中的通气组织交换氧气和吸收养料,并对植株本身起到一定的固定作用。
2.特殊的叶片结构红树植物长期生活在高渗透压的海水环境中,其体内产生一些相应的机制以维持植株细胞渗透压的稳定。
红树植物的耐盐机制有多种,生理方面,红树植物的细胞内渗透压很高。
这有利于红树植物从海水中吸收水分。
细胞内渗透压的大小与环境的变化有密切的关系,同一种红树植物,细胞内渗透压随生境不同而异。
此外,红树的特殊叶片结构也对其耐盐作用发挥了重要作用,红树叶片表皮角质层厚,具储水组织、排水器和栓质层,气孔凹陷或为密毛状体所包围,以减少水分丧失。
薄叶片的种类常具有盐腺,能把叶内的含盐水液排出叶面,以调节组织的盐份。
叶片结构也与生长环境密切相关,同一种红树植物生长在海潮深处的叶片常较厚;生长于高潮线外陆地上的叶片常较薄。
3.胎生现象由于长期生长在海潮涨落及海水冲击的环境中,栖地为极度缺氧的高盐度沼泽区,红树植物的种子难以有稳定的萌发环境,同时也缺乏种子发芽必需的氧气,因此,红树进化出了胎生(胎萌)这样一种特殊繁殖方式。
即某些红树植物(如红海榄、木榄、秋茄)的果实在离开母树前就从母株吸取养分,生长发育成绿色的棒状胚轴,并利用胚轴上的皮孔换气。
胚轴的下端粗重而尖锐,呈笔状,利于胚轴成熟后从母体脱落,顺利插入母树周围的软泥中。
如果胚轴能够顺利固着,则几小时后即长出侧根,将幼苗固定在滩涂上。
若胚轴无法顺利固着,则随潮水漂流、传播到其它海岸滩涂。
由于胚轴内部具有间隙且饱含空气,比重比水轻,可浮在水面随潮水漂流;而且胚轴表皮含有单宁,不易腐坏,也可避免软体动物及甲壳动物的吞噬,因此可以在海水中漂流二、三个月不死。
一旦随着海潮漂流到或被海潮冲击到合适的泥滩,胚轴就能继续萌发生根,开始生长发育。
这是红树植物扩展其分布范围的重要方式。
还有些红树植物(如桐花树、白骨壤、老鼠簕)的种子在果实内萌发,形成具有幼苗雏型的胚体,但不形成长筒形胚轴突出果实之外,称为隐胎生或潜育胎萌。
这些都是红树植物针对海水环境的独特适应现象,在盐度高、土质松软、缺氧及水中含氯量高的环境下,胎生现象是最有利的适应方式。
三、种类与分布全球热带海岸的红树林在外貌、结构和成分等方面基本一致,是由热带海岸盐土所决定的一种生物群落。
主要分布于25∘N 和 25∘S 间的热带与亚热带地区。
西半球最北限可至 32∘N 的百慕大,南限可至 30∘S 的巴西南部海岸;东半球最北可至 32∘N 的日本南部,南可至 33∘S 的东非海岸和 38∘S 的纽澳地区。
1.从红树林的生态特征与分布特点,可见其对环境的适应和演化。
从适合红树林生长的环境来看,大致需具备以下条件:1)热带型的温度:最冷月份的平均温度需高于20℃,年平均温差需小于5℃。
2)细粒冲积扇:在河口或三角洲地区的冲积平原,由细致的坋粒及黏土所形成的软泥,最适合红树林的生长。
不过在东南亚地区也有一些红树林是生长在海岸岩礁之上。
3)海浪(潮汐)的作用力要小:浪潮小,沙泥才能够沉积,红树林幼苗也才能够着床生长。
巨大海浪不但会带走沙泥,也会冲刷幼苗,使红树林难以形成。
4)海水:含盐份的水对红树林本身并非完全必要条件,但可能因红树林具备耐盐的特性,含盐分的水会排除其它陆生植物,使红树林成为海岸、河口的优势植物。
5)宽广的潮间带:宽广平坦的潮间带,可提供大面积的红树林栖地,让红树林可拓展生长。
沿着海岸线生长的植物,必须克服很多苛刻的条件,例如海水盐度、泥土层不够厚和稳定、潮汐、海风等。
但就在这样的环境中,红树林的相应演化为:有的长出气根,帮助呼吸;有的长出板根,帮助支撑;还有胎生现象等,这些无一不是出于对特殊环境的适应而进化出来的。
2.红树的种类与分布全球共有红树植物20科26属约69种,主要是红树科(Rhizophoraceae)植物,其次是马鞭草科、海桑科、爵床科植物等。
亚洲红树林在种类方面最复杂;热带美洲包括加勒比地区的红树林,在科属方面与亚洲的类似,只是种不同,而且区系成分比亚洲的简单些。
非洲西海岸的红树林与美洲的是同一种类;同澳洲的红树林则更接近于亚洲。
而根据Tomlinson在1986年的统计,全世界的“真红树”约有5科9属34种,所谓“真红树”,必须有胎生现象、特殊的呼吸根,并且能够适应淡、咸水交会的环境。
至于到底有多少种,则因为分类学家的观点不同,而或多或少有所差异。
以下统计了真红树、半红树及红树伴生植物的常见种类,世界范围内的红树大致如此。
红树林的分布与其植物生理特征及其对环境的适应密切相关,随着海拔升高,红树的从灌木过渡到乔木,从真红树过渡到半红树。
中国红树林共有37种,分属20科、25属(另有资料为16科20属31种)。
主要分布于广西、广东、台湾、海南、福建和浙江南部沿岸。
其中以广西自治区红树林资源量最丰富,其红树林面积占中国红树林面积的三分之一。
无论是种类和分布范围,在太平洋西岸,中国的红树林都具有代表性。
红树林是我国保护物种,近10多年来,先后建立了国家级(3个)、省级(4个)、县级(8个)红树林保护区15个,并制订了相应的保护法律法规。
然而,得到10多种国家和地方法律、法规保护的红树林并没幸免过度开发的灾难。
近40年来,特别是最近10多年来,由于围海造地、围海养殖、砍伐等人为因素,红树林面积由40年前的4.2万公顷减少到1.46万公顷,不及世界红树林面积1700万公顷的千分之一。
据不完全统计,广西近几年己砍伐和己列入填海造地规划的(已批准)即将砍伐的红树林将达近1000公顷。
已建立的红树保护区包括:深圳福田国家级红树林鸟类自然保护区:是我国唯一位于市区,面积最小的自然保护区,也被国外生态专家称为“袖珍型的保护区”。
每年有白琴鹭、黑嘴鸥、小青脚鹬等 189种、上10万只侯鸟南迁于此歇脚或过冬。
保护区内除红树林植物群落外,还有其他55种植物,千姿百态。
它是深圳市区内的一条绿色长廊,不仅是鸟类栖息嬉戏的天堂、植物的王国,也是人们踏青、赏鸟、观海、体验自然风情的好去处。
海南东寨港国家级红树林自然保护区:海南东寨港国家级红树林自然保护区,总面积3300多公顷(5万多亩),有林面积2000多公顷(3万多亩),列入《世界湿地名录》。
广西山口红树林国家级保护区:山口国家红树林生态自然保护区是1990年9月经国务院批准建立的我国首批(5个)国家级海洋类型保护区之一, 1994年被列为中国重要湿地,2000年1月加入联合国教科文组织世界生物圈,2002年被列入国际重要湿地。
海南清澜港红树林保护区:世界海拔最低的森林,也是保护最为完整的红树林。
该保护区的总保护面积虽然不及东寨港保护区,但林木面积大,而且树林年龄长,许多林相显示了原生林的特征。
种类多样性优于东寨港,具有较优势的典型性和稀有性,具有较大的潜在的科研意义。
福建霄漳江口红树林保护区: 2003 年 6 月批准升格为国家级自然保护区,2008 年被列入《国际重要湿地名录》。
区内营养丰富,其他动植物、微生物资源丰富,已查明野生脊椎动物共 359 种,其中哺乳动物 9科 14 种,鸟类 38科154种,爬行类 11 科 37 种,两栖类 5科 13种,鱼类 141 种,微生物 12 科 27 属 45种,是极具生物多样性的生态系统。
漳江口保护区位于台风多发区,1955 ~ 1980 年间影响云霄的台风达 150次,年平均台风影响 5.8 次。
红树林湿地是该区域的保护者,在稳固海岸、抵抗台风侵蚀方面有重要作用。
四、重要性与价值红树林素有“护岸卫士、鸟类天堂、鱼虾粮仓”的美誉,具有特殊的生态地位和功能,是极为珍贵的湿地生态系统,对调节海洋气候和保护海岸生态环境起着重要作用。
红树以凋落物的方式,通过食物链转换,为海洋动物提供良好的生长发育环境,同时,红树林区内潮沟发达,吸引深水区的动物来到红树林区内觅食栖息,生产繁殖。
由于红树林生长于亚热带和温带,并拥有丰富的鸟类食物资源,所以红树林区是候鸟的越冬场和迁徙中转站,更是各种海鸟的觅食栖息,生产繁殖的场所。
红树林中的所有生物及其无机环境构成了湿地生态系统,对人类有很高的间接利用价值。
红树林另一重要生态效益是它的防风消浪、促淤保滩、固岸护堤、净化海水和空气的功能。
盘根错节的发达根系能有效地滞留陆地来沙,减少近岸海域的含沙量;茂密高大的枝体宛如一道道绿色长城,有效抵御风浪袭击。
此外,红树还具有重要的经济价值,红树植物体内的单宁含量很高,单宁是工业制革的必需原料。
从其他植物中提取的单宁,鞣皮需要六个月;而从红树林植物中提取的单宁具有快速渗透的效能,只要六周便可完成。