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巢蕨属植物的生态与资源价值研究



全 文 :巢蕨属植物的生态与资源价值研究
徐诗涛1,2,4,张俊芳1,2,钟云芳1,陈秋波1,2,3* ,于旭东1,王祝年2,晏小霞2 (1.海南大学农学院,海南海口 570228;
2.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所 /农业部华南作物基因资源与种质创制重点实验室,海南儋州 571737;3.中国热带农业科学院
橡胶研究所 /农业部橡胶树生物学重点实验室,海南儋州 571737;4.海口地王花卉有限公司,海南海口 570203)
摘要 [目的]探讨巢蕨属植物在热带雨林生态系统中的地位及其综合利用价值。[方法]对鸟巢蕨植物叶片的营养成分和巢基高位土
成分进行了分析,并从食用价值、药用价值和园林园艺价值等方面介绍了鸟巢蕨的综合利用价值。[结果]鸟巢蕨不但具有丰富森林物
种多样性、增加雨林结构层次、为某些无脊椎动物和其他植物提供栖息地或共生生境、调节森林水分与养分循环、丰富雨林景观等生态
价值,还具有食用、药用、绿化、净化和美化环境等资源价值,以及充当生态与环境监测、研究模式植物的研究价值。[结论]保护和合理
开发鸟巢蕨具重要意义,充分发挥巢蕨类植物的生态服务功能和资源潜力,做到资源可持续发展和利用。
关键词 鸟巢蕨;生态;资源;价值
中图分类号 S181. 3 文献标识码 A 文章编号 0517 -6611(2012)27 -13446 -03
Study on Ecological and Resource Values of Neottopteris Plants
XU Shi-tao et al (College of Agriculture,Hainan University,Haikou,Hainan 570228)
Abstract [Objective]To study the functions and comprehensive utilization value of Neottopteris plants in subtropical rain forest ecosystem.
[Method]The nutrients content in the leaves of Neottopteris nidus and the chemical elements of its perched soil in its rosette were analyzed.
The paper introduced the comprehensive utilization value of Neottopteris nidus from its edible value,medicinal value and garden value. [Re-
sult]The Neottopteris nidus complex could not only enhance the biodiversity,increase the structure level of rain forest,provide habitats for in-
vertebrates and micro-organisms or symbiosis with other fern species,and regulate moisture and nutrients cycle in the forest systems,but also
offer such services as edible vegetables and pharmaceutical materials for landscaping and horticultural purposes. In addition,it could also be
used in ecological and environmental monitoring and as a model plant species in forestry studies. [Conclusion]To resonably develop and pro-
tect the Neottopteris nidus is of great significance to helping develop the eco-services functions and resources potentials,and realizing the sus-
tainable development and utilization of Neottopteris nidus resources.
Key words Neottopteris nidus;Ecology;Resources;Value
基金项目 海南省科技厅重点科技计划(ZDXM20110005) ;中央级公益
性科研院所基本科研业务费专项(中国热带农业科学院热
带作物品种资源研究所) (PZS081) ;海南省中药现代化专
项(2011ZY013) ;海南省热带农业有害生物检测监控重点实
验室开放课题基金专项(PDCTA1001) ;海南省 2011 自然科
学基金(311021)。
作者简介 徐诗涛(1968 - ) ,男,安徽安庆人,博士研究生,研究方向:
生态学,E-mail:xushitao@ yahoo. com。* 通讯作者,研究员,
博士生导师,从事生物多样性与气候变化研究,E-mail:catas
_chenqb@ yahoo. com. cn。
收稿日期 2012-04-24
鸟巢蕨是雨林中大型附生蕨类植物之一,附生于雨林或
季雨林内的树干或林下岩石上。鸟巢蕨是铁角蕨科(Asple-
niaceae)巢蕨属(Neottopteris)植物的总称,有人将其称为鸟巢
蕨复合种群[1]。鸟巢蕨是多年生常绿植物,根茎粗短,直立,
附生一大团气根,株高 100 ~ 150 cm,叶片宽大,自圆形基座
长出,丛生于短根状茎的顶端,两面亮绿色,有光泽,叶柄短,
形似鸟巢,故被称为鸟巢蕨[2 -3]。世界上约有 30 个形体相
近的种,分布于热带非洲、中南美洲、大洋洲和亚洲雨林中。
中国现知有 11种,主要分布在华南及西南地区,以桂、滇、黔
3省(区)交界处的石灰岩地区为分布中心。海南有 4 种,分
布于热带雨林保护区内,约占中国巢蕨属的 1 /3[2],因此对该
热带雨林保护区内的鸟巢蕨进行研究具有十分重要的意义。
笔者从生态学角度分析鸟巢蕨独特的生态特性,对其潜在食
用、药用和园林园艺等用途进行探索,为进一步保护、研究和
合理开发巢蕨类植物资源和资源可持续利用提供有益的参
考与理论依据。
1 巢蕨属植物在热带雨林中的生态学地位
1. 1 丰富森林物种,并为其他物种提供栖息生境 鸟巢蕨
是热带雨林中关键种的附生植物。鸟巢蕨的存在丰富了森
林的物种,增加了森林结构的层次,使森林结构更加复杂与
多样,其特殊地位和作用与其附生特性和热带植物多样性相
互关联。
巢蕨属植物主要附生于热带雨林的乔木之上。林冠附
生植物群落所形成的垫层组织能够为鸟类和生活在树上的
其他动、植物提供栖息场所和食物[4]。鸟巢蕨的生态岛功能
为无脊椎动物、脊椎动物及植物等提供了庇护所,从而维护
了种子植物、鸟类、附生植物和微生物等的多样性。
鸟巢蕨具有独特的生理结构,其展开叶片的直径达 50 ~
200 cm,因而可以收集枯枝落叶和水分;附生的巢基部分由
气生根团聚而成,所以可以将收集的凋落物收集并转化为高
位土壤(Perched soil)[5]。该土壤不同于地面的土壤[6],表 1
列出了高位土壤与地面土壤成分的比较结果[7 -8]。
由表 1可见,高位土壤中不仅有机质成分比地面土壤高
0. 60 ~1. 36倍,N 含量高出 0. 7 ~ 10. 0 倍,其他成分含量也
高。这说明鸟巢蕨不仅可以收集凋落物,还能将其分解吸收
并转化为富有营养的高位土壤,为无脊椎动物和微生物提供
良好的生境。有研究认为,高位土壤中含有的无脊椎动物比
地面土壤中高出 20多倍[5]。高位土壤也为各种细菌提供了
适宜的生长环境,在高位土中分离出丰富的昆虫病原菌,为
高位土特有[6]。经过处理,该高位土壤可以开发出适合附生
植物生长的营养液;其巢基部分也可以开发成为附生植物生
责任编辑 高莫 责任校对 况玲玲安徽农业科学,Journal of Anhui Agri. Sci. 2012,40(27):13446 - 13448
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2012.27.131
长的基质。因此,巢蕨类植物在森林生态系统中具有重要的 生态作用。
表 1 鸟巢蕨巢基土壤与沟谷地面土壤成分比较
土样来源 干重∥g
水分含
量∥%
pH
含量∥%
SOM C N P K Ca Mg
C /N
台湾 231. 65 193. 33 4. 22 76. 08 44. 23 1. 93 0. 14 0. 28 0. 64 0. 17 22. 90
海南 232. 30 194. 20 5. 40 46. 79 49. 00 1. 12 0. 14 0. 13 0. 89 0. 18 43. 75
沟谷土 - - 4. 50 32. 51 3. 67 0. 19 0. 05 1. 31 0. 09 - 19. 13
1. 2 与其他植物共生,增加了生物多样性 由于鸟巢蕨附
生于雨林树干上,属大型附生植物,单叶伸展,根部团聚,形
似鸟巢,能承接大量枯枝落叶及降水,转化成腐殖质作为自
己的营养物质,并为其他热带附生植物生长、繁殖定居创造
条件[2]。因此在野外常见兰蕨共生,蕨类共生,蕨类苔藓植
物和藤本植物等共生现象,形成独特的热带雨林生态景观。
其原因是鸟巢蕨具有独特的鸟巢状构造,不仅能承接凋落
物,还能将其转化成土壤,积聚在根部,并且发达的根部能像
海绵一样吸收枝干茎流与雾水,为其他动、植物提供了有利
的生存条件[9]。在印度西高止山热带雨林 30 hm2 大样地的
调查中发现,在调查的 26种附生植物中,鸟巢蕨是唯一分布
于全部样地中的,表明其广泛的适应性以及与其他植物良好
的共生性。
2 巢蕨属植物的资源价值
2. 1 食用价值 在台湾的 650 多种蕨类植物中,鸟巢蕨属
植物的食用价值最高,种植面积最大[10]。仅在台湾的花莲
地区,鸟巢蕨的种植面积就达 1 000 hm2,每年进入台北第一
批发市场的量为 20万 kg。鸟巢蕨已经成为台湾都市餐馆和
风景名胜区的名菜肴,受广大食客喜爱[11]。科学试验分析
表明,鸟巢蕨含有丰富的蛋白质、维生素 C、钙和其他营养成
分(表 2) ,与油菜、菜花、西芹等常见蔬菜成分相近,表明鸟
巢蕨适合做食用蔬菜[10,12 -13]。
表 2 鸟巢蕨与 3种常见蔬菜营养成分比较
品种
蛋白质
g /100 g·FW
维生素
g /100 g·FW
Ca
g /100 g·DW
Mg
g /100 g·DW
Cu
g /100 g·DW
Zn
g /100 g·DW
油菜 3. 66 26. 33 6. 72 3. 67 1. 41 5. 20
菜花 2. 56 60. 30 0. 59 42. 13 0. 87 7. 88
西芹 0. 42 2. 41 2. 95 22. 89 1. 02 4. 00
鸟巢蕨 2. 85 79. 12 36. 24 49. 26 1. 91 0. 50
2. 2 药用价值 巢蕨类植物不仅能食用,还能做药用。我
国学者认为,巢蕨全草具有强壮筋骨、活血化瘀、消热解毒、
利尿消肿、通络止痛之功效。临床多用于治疗跌打损伤、骨
折、血瘀。在海南、广州、云南等地,当地百姓治疗骨伤时外
敷鸟巢蕨药泥于伤处外部,或结合煎汤内服,能很好地促进
骨折愈合[14]。印度西部高止地区传统上用鸟巢蕨根部治疗
发烧、象皮病,用涂抹方法治疗咳嗽和胸疼;叶片用于烟熏可
治疗感冒[15]。马来民族用鸟巢蕨做净化剂、镇定剂,消除疲
劳和胸疼等[16]。在对 5 种传统蕨类药物成分与链霉素
(Streptomycin)的比较中,鸟巢蕨与卤蕨(Acrostichum aureum
Linn.)、乌毛蕨(Blechnum orientale Linn.)、金毛狗(Cibotium
barometz)、铁芒萁(Dicranopteris linearis)一样具有抗氧化作
用。经研究证实,鸟巢蕨对蜡样芽孢杆菌、藤黄微球菌、金黄
色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、沙门氏菌、产气肠杆菌、肺
炎克雷伯菌等病菌表现抗性,并且其药用成分最全,药效
广谱[17]。
2. 3 园林与园艺价值 鸟巢蕨作为附生植物代表性植物,
分布于雨林之内[1],其形态优美,巢基奇特,是热带雨林的一
个奇观,为热带地区的园林提供了空间绿化的宝贵材料,成
为人们营造雨林景观和热带植物园的首选植物。同时,鸟巢
蕨是附生先锋植物,可以为兰花、其他蕨类植物和凤梨等附
生植物提供共生的栖息地。新加坡、泰国等热带国家对鸟巢
蕨的热带园林景观利用相当广泛,蕨类与兰花等热带植物成
为营造热带景观的主要园林植物[18]。鸟巢蕨有极高的观赏
价值,是蕨类盆栽和切叶的主要品种。鸟巢蕨叶片丛生,整
齐密集,单株叶数可达 50 片以上,常年翠绿光洁,是极具观
赏价值的著名盆栽植物。荷兰花卉市场盆栽蕨类植物占盆
栽类的第 6位,占切叶类的第 1位[19]。巢蕨属植物不仅具有
美化作用[20 -21],还对空气有天然净化作用[22]。在人们追求
高生活质量和美好环境的今天,鸟巢蕨的园林与园艺价值越
来越突出。
2. 4 生态与环境科学研究价值:模式植物 生态学家们将
鸟巢蕨作为环境监测的指示植物对气候和环境进行长期监
测,在非洲坦桑尼亚热带雨林和澳洲东北部低地热带雨林进
行生态环境监测达 10 年,有的甚至达 20 年,为气候和物种
变化提供参考数据。在生境退化和气候变迁的过程中,鸟巢
蕨对环境有较强的适应能力,使其成为热带雨林中具有吸引
力的生态岛,为各种无脊椎动物提供了庇护[23],因此鸟巢蕨
是理想的微生境研究对象[24]。随着林冠学研究的深入,作
为比较大型的附生植物,鸟巢蕨逐渐成为热点植物。日本学
者正光和田[25]教授近 40年的研究发现,蕨类植物结构简单,
没有周围组织,其细胞很容易被观察和操纵,其配子体是研
究细胞生物学、光形态发生学的良好模型。
3 结语
鸟巢蕨不仅具有丰富森林物种多样性、增加雨林结构层
次、为某些动物和其他植物提供栖息地或共生生境、调节森
7443140 卷 27 期 徐诗涛等 巢蕨属植物的生态与资源价值研究
林水分与养分循环、丰富雨林景观等生态价值,还具有食用、
药用、绿化、净化和美化环境等资源价值,以及充当生态与环
境监测、研究模式植物的研究价值。但迄今为止,人类对巢
蕨类植物的潜在功能与作用还知之甚少,还有待于进一步深
入发掘。值得注意的是,由于气候变化和人类干扰强度的增
大,特别是人类对热带雨林的破坏加剧,鸟巢蕨面临着生存
的极大挑战,这包括生境退化、生境缩小和生境破碎化,因此
加强巢蕨类植物基础研究、保护与开发利用研究,包括巢蕨
类植物在森林生态系统中的功能与作用研究、巢蕨类植物是
否以及如何适应气候变化的研究、巢蕨类植物与其他植物共
生机理的研究,鸟巢蕨人工异地保存和栽培利用研究等,亟
须提到自然保护的日程上来,以便充分发挥巢蕨类植物的生
态服务功能和资源潜力,做到资源可持续利用。
参考文献
[1]SHIGINORI K,NAOKI H. Does the existence of bird’s nest fen enhance
the diversity of oribatid(Acari:Oribatida)communities in a subtropical for-
est ropicalforest[J]. Biodiversity and Conservation,2006,15:4533 -4553.
[2]吴兆洪.中国植物志,V2[M].北京:科学出版社,1999.
[3]叶德铭,李哖.台湾山苏花孢子发芽与配子体发育之研究[J].中国园
艺1989,36(1):43 -45.
[4]FREIBERG M,TURTON S M. Importance of drought on the distribution of
the birds nest fern,Asplenium nidus,in the canopy of a lowland tropical
rainforest in north - eastern Australia[J]. Australia Ecology,2007,32(1):
70 -76.
[5]SERGEEVA T K,KHOLOPOVA L B,NGUYEN T T,et al. Animal popu-
lace and properties of“perched soils”of the tropical epiphyte Asplenium
nidus L.[J]. Sovie J Ecol,1990,20:284 -293.
[6]YUKO KURIHARA,NAMPIAH SUKARNO,MUHAMMAD ILYAS,et al.
Entomopathogenic fungi isolated from suspended - soil - inhabiting arthro-
pods in East Kalimantan,Indonesia[J]. Mycoscience,2008,49(4):241 -
249.
[7]杨正泽,陈明义,江英煜.關刀溪森林生態系著生植物基質中無脊椎動
物群聚之生物[J].台湾昆虫,2001,21(2):99 -116.
[8]吴艺雪,杨效东,余广彬.两种热带雨林土壤微生物生物量碳季节动态
及其影响因素[J].生态环境学报,2009(2):658 -663.
[9]FAYLE T M,FARNON ELLWOOD M D,TURNER E C,et al. Bird’s nest
ferns:islands of biodiversity in the rainforest canopy[J]. Antenna,2008,32
(1):34 -37.
[10]吴思莹采后处理对台湾山苏品质之影响[D].屏东:台湾屏东科技大
学,2009.
[11]全中和.台湾流行野菜[J].科学发展,2008,430:60 -67.
[12]李英丽,果秀敏,方正,等. 15种蔬菜的营养成分评价[J].中国农学通
报,2007,23(4):98 -100.
[13]曾莉莉,魏德生,王用平,等.巢蕨的引种栽培.中国中医药杂志,1996
(12):727 -752.
[14]陈庆玉,寇冬权,王伟,等.鸟巢蕨水提取液对兔成骨细胞的影响[J].
上海中医药杂志,2011,45(8):69 -72.
[15]BENJAMIN A,MANICKAM V S. Medicinal pteridophytes from the West-
ern Ghats[J]. Indian Journal of Traditional Knowledge,2007,6(4):611 -
618.
[16]HOW Y L,YAU Y L,SHIAU P T. Antioxidative,Tyrosinase inhibiting
and antibacterial actives of leaf extracts from medicinal ferns[J]. Biosci
Biotechnol Biochem,2009,73(6):1362 -1366.
[17]FAYLE M T,ELLWOOD M F,TURENER C E,et al. Bird’s nest ferns:
inslands of biodiversity in the rainforest canopy[J]. Antenna,2008,32
(1):34 -37.
[18]WEE Y C. Ferns of the tropics[M]. Singapore:Times Edtions-Mashall
Cavendish,2005.
[19]李琦,张健.四川省蕨类植物资源的分布及其开发利用的前景[J].安
徽农业科学,2006,34(2):289 -293.
[20]黄瑞海,张春凤,韩行舟,等.巢蕨盆栽与观赏[J].北方园艺,2007(2):
56.
[21]杨光穗,尹俊梅,徐世松,等.海南蕨类植物资源及其开发利用[J].海
南师范大学学报,2007,20(1):69 -74.
[22]FERNANDEZ H,REVILLA M A. In vitro culture of ornamental ferns[J].
Plant Cell,Tissue and Organ Culture,2003,73:1 -13.
[23]FAYLE T M,CHUNG A Y C,DUMBRELL A J,et al. The Effect of Rain
Forest Canopy Architecture on the Distribution of Epiphytic Ferns(Asple-
nium spp.)in Sabah,Malaysia[J]. Biotropica,2009,41(6):676 -678.
[24]SRIVASTAVA S D,KOLASA J,BENGTSSON J A,et al. Are natural mi-
crocosms useful model systems for ecology[J]. Trends in Ecology and E-
volution,2004,19(7):379 -384.
[25]WADA M. The fern as a model system to study photomorphogenesis[J].
Journal of Plant Research,2007,120:3 -16.
[26]WANG H Z,WANG M Y,LIU H X. Study on Dryopteridaceae of medici-
nal pteridophyte in Huangshan Fuxi Valley[J]. Medicinal Plant,2010,1
(7):25 -27.
[27]程海涛,杨洪升,田立娟,等.大亮子河国家森林公园药用蕨类植物资
源及利用[J].内蒙古农业科技,2012(2):126 -127.
[28]牛玉璐.河北省药用蕨类植物区系研究[J].畜牧与饲料科学,2009,30
(6):19 -20.
[29]DANG H,SHEN J,LUO A C,et al. Classification of partial pteridophytes
in Jinyun Mountain of Chongqing City based on SRAP molecular marker
[J]. Agricultural Science & Technology,2011,12(9):1273 -1275.
[30]蒋建军.阳明山蕨类植物多样性及地理区系分析[J].湖南农业科学,
2011(13):93 -96.
[31]姜殿强,张浪.环境因子对鸟巢蕨生长的影响[J].安徽农业科学,
2011,39(21):
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
12700 -12701.
(上接第 13382 页)
强的抑制作用,且 VC 无毒副作用,可作为优良的反硝化抑制
剂使用。当然,在作物生长情况下 VC 的实际应用效果还有
待进一步研究。
参考文献
[1]周礼恺.土壤酶学[M].北京:科学出版社,1987.
[2]史蒂文森.农业土壤中的氮[M].闵九康,等,译.北京:科学出版社,
1989.
[3]RYDEN J C,LUND L J. Nature and extent of directly measured denitrifica-
tion loss from some irrigated vegetable crop production units[J]. Soil Sci
Soc Am J,1980,40:505 -511.
[4]ZERULLA W,BARTH T,DRESSEL J,et al. 3,4-Dimethylpyrazole phos-
phate(DMPP):A new nitrification inhibitor for agriculture and horticul-
ture:An introduction[J]. Biology and Fertility of Soils,2001,34:79 -84.
[5]隽英华,陈利军,武志杰,等.脲酶 /硝化抑制剂在土壤 N转化过程中的
作用[J].土壤通报,2007,38(4):773 -780.
[6]陈利军,武志杰,姜勇,等.与氮转化有关的土壤酶活性对抑制剂施用
的响应[J].应用生态学报,2002,13(9):1099 -1101.
[7]倪秀菊,李玉中,徐春英,等.土壤脲酶抑制剂和硝化抑制剂的研究进
展[J].中国农学通报,2009,25(12):145 -149.
[8]王改玲,郝明德,陈德立.硝化抑制剂和通气调节对土壤 N2O排放的影
响[J].植物营养与肥料学报,2006,12(1):32 -36.
[9]武志杰,隽英华,陈利军,等.一种检测土壤硝酸还原酶活性的分析方
法:中国,200710010680. 5[P]. 2008 -09 -24.
[10]武志杰,孙志梅,张丽莉.一种检测土壤亚硝酸还原酶活性的分析方
法:中国,200510047888. 5[P]. 2007 -06 -13.
[11]王镜岩,朱圣庚,徐长法.生物化学[M]. 3版.北京:高等教育出版社,
2002.
[12]唐启义,冯明光.实用统计分析及其 DPS数据处理系统[M].北京:科
学出版社,2002.
[13]SMITH C J,FRENEY J R,CHAPMAN S L,et al. Fate of urea nitrogen
applied to irrigated wheat at beading[J]. Aust J Agric Res,1989,40:951
-963.
[14]张金波,宋长春.土壤氮素转化研究进展[J].吉林农业学报,2004,29
(1):38 -43,46.
84431 安徽农业科学 2012 年