《Journal of Zoological and Botanical Gardens》:Half a Century of Botanical Research and Discovery in Western Australia by Kings Park and Botanic Garden
Russell L. Barrett
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本文回顾了位于生物多样性热点地区的西澳大利亚州国王公园与植物园(KPBG)自1961年植物园建立至2015年间长达半个世纪的研究贡献。文章通过分析文献、报告及与前任员工的沟通,系统梳理了该机构员工和学生在植物保护、生态学、种子生物学、生态系统恢复、植物系统学、菌根共生等诸多领域所开展的杰出合作研究及其关键成果。综述凸显了KPBG与大学、政府及产业伙伴紧密合作,在推动西澳大利亚本土植物认知、园艺应用与科学保护方面的核心作用。
摘要
国王公园与植物园坐落于西澳大利亚州首府珀斯的中心地带,是享誉全球的植物园与研究机构,位于澳大利亚西南部的生物多样性热点地区。本文回顾了自1961年植物园规划与建立至2015年间,该机构员工和学生在探索与推广西澳大利亚植物区系方面做出的贡献。早期研究由少数个人主导,结构化的研究项目在很久之后才出现。该机构在植物保护、植物生态学、种子生物学、生态系统恢复、植物系统学以及菌根关联等领域均取得了显著成就。与大学、其他政府机构及行业建立的关键伙伴关系,是研究项目聚焦与成功的基础。
引言
国王公园与植物园位于珀斯市中心,保留了超过270公顷的自然林地。该地原住民诺加尔人(Noongar)称之为Karta Koomba(大山)等多个名字,具有深厚的文化历史。欧洲探险家威廉·德·弗拉明赫于1697年探索至此,标志着诺加尔文化与欧洲文化的首次接触。
该区域在19世纪被划为公共保护区,并于1901年命名为国王公园,以纪念英格兰国王爱德华七世。如今,它已成为西澳大利亚最受欢迎的旅游目的地,每年吸引超过500万游客。公园内的自然林地为多种本土动物提供了重要栖息地,并曾是一些蜗牛、蜘蛛等物种的模式标本采集地。
国王公园植物园于1965年正式开放,并于2015年庆祝了其50周年纪念。为纪念员工、学生和志愿者在推动西澳植物认知方面的贡献,管理机构还曾委托了一项命名50个由员工发现或研究的新植物物种的项目。
西澳大利亚拥有全球公认的丰富且特有的植物区系。这里有五个特有科:Anarthriaceae、Cephalotaceae(猪笼草科)、Ecdeiolcoleaceae、Emblingiaceae和Eremosynaceae,以及大量特有属和物种。由于本土植物种子在商业上难以获得,公园员工进行了广泛的野外考察,以收集具有园艺潜力的物种。随着对植物本身研究的深入,野外考察逐渐侧重于收集用于研究和保护的材料。值得注意的是,国王公园本身的自然林地就保有极高的生物多样性,至少有四种植物(如Acacia benthamii、Jacksonia calcicola等)的主要种群分布于此,是珀斯都市区特有的物种。
主要研究项目(1961–2015)
在国王公园的研究历史中,几位关键人物引领了研究项目的发展。1961年,约翰·比尔德(John S. Beard)被任命为园长,并负责在国王公园内建立植物园。他不仅推动了西澳本土植物在园艺中的应用,还开启了一项雄心勃勃的工程——绘制整个西澳大利亚州的植被图。他的工作最终汇集成果《西澳大利亚植物生命》一书。
保罗·维切利(Paul R. Wycherley,1971–1992年任园长)延续了比尔德的研究传统,并显著扩大了研究计划。在此期间,金士利·迪克森(Kingsley W. Dixon)被任命为研究员,后来成为科学主任。迪克森监督了许多研究项目的发展,特别是在综合植物保护、兰花生态学和种子生物学领域。其中,对种子休眠原因的研究最终导致了一项重大发现:烟雾中含有能显著提高多种植物种子萌发率的活性化学物质。在德兰格和鲍彻于南非发现烟雾能促进种子萌发后,研究生肖娜·罗什等人开始研究烟雾在促进西澳本土物种种子萌发中的作用。经过多年努力,博士生加文·弗莱马蒂最终成功分离并合成了烟雾中的主要活性化合物。
继维切利之后,斯蒂芬·霍珀(Stephen D. Hopper,1992–2004年任园长/首席执行官)在植物进化、生物地理学、植物保护、植物系统学、兰花分类与保护以及花岗岩生态学等领域开展研究。兰花作为最具魅力的植物类群之一,吸引了大量研究关注和公众兴趣。基于迪克森和霍珀的研究兴趣,许多学生和员工(如罗伯特·拉姆齐、安德鲁·巴蒂、奈杰尔·斯沃茨、马克·布伦德里特等)致力于开发对陆地兰物种保护和恢复至关重要的系列技术。通过一项由电力公司赞助的项目,开发了包含兰花种子、菌根真菌和特定本土叶面覆盖物的“兰花种子工具包”,首次使公众能够从种子开始培育自己的陆地兰花。这项技术现已被应用于更大规模的退化生态系统中陆地兰的恢复。
长期的保护计划也一直是国王公园的研究重点。为稀有物种遗传物质的无限期储存而开发的新型低温保存技术是一项重大突破。这包括兰花种子及其萌发所需的共生真菌,以及各有其储存要求的原球茎。西澳大利亚奇特的地下兰花(Rhizanthella gardneri)也是一种受威胁物种,也一直是主要的研究焦点。
在复杂的生物景观中,与保护和恢复计划相关的问题需要大量研究。西吉·克劳斯(Siegfried L. Krauss)及其同事在理解和定义用于种质收集和恢复计划的遗传来源问题方面进行了大量投入。鉴于天鹅海岸平原城市林地状况的长期衰退历史,这项研究至关重要。艾莉森·贝尔德开始了对国王公园林地状况的记录,克罗斯蒂等人则对变化程度进行了评估。真菌在养分循环中扮演着至关重要的角色。在国王公园和博尔德公园内,真菌多样性高得惊人。尼尔·鲍彻等人进行的调查记录了超过480种微真菌。
林地衰退影响了植物和动物的多样性。不恰当的火灾频率、猫、狗和狐狸的捕食以及兔子的竞争导致了这些局部灭绝。廷盖等人记录了在国王公园发现的大型动物物种。较小的动物物种,特别是昆虫,在国王公园林地中保持了高度的多样性。一项关于国王公园蜘蛛多样性的荣誉学位研究发现,在仅八个100×100米的网格中就有151个物种,长期未燃烧的植被为最多物种提供了栖息地。
在1961年至2015年间,国王公园的员工和学生发表了超过400篇研究论文。在此期间,还出版了许多由员工撰写或编辑,或由国王公园出版的重要书籍和特刊。
关键贡献者
本文详细列举了在1961年至2015年间,对国王公园植物学研究做出突出贡献的数十位关键员工。他们包括:
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约翰·S·比尔德:园长,植物园建立者,西澳植被绘图先驱。
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亚瑟·费罗尔 & 波林·费罗尔:园长/植物园管理者与标本馆创始馆长/志愿者,对植物园建立和植物编目贡献卓著。
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恩斯特·维特沃 & 玛格达·维特沃:苗圃工人/园长及其助手,广泛收集植物并协助植被测绘。
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莱斯·R·布瑟菲尔德:首位研究官员,专注于种子萌发和杂交实验。
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赫伯特·德马尔兹:种子收集者,为种子库收集了大量凭证标本。
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保罗·R·维切利:园长,扩大了研究计划,支持出版。
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格雷戈里·J·凯格里:植物学家,在系统学、生态学、进化等领域发表了大量论著。
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金士利·W·迪克森:研究植物学家/科学主任,在种子生物学、兰花保护、烟雾化学、恢复生态学等领域成果丰硕,发表了数百篇论文。
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埃莉诺·M·班尼特:植物学家,发表了重要的分类学、历史学和鉴定著作。
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斯蒂芬·D·霍珀:园长/首席执行官,活跃于进化、生物地理学、保护生物学、桉树、兰花和血皮草科分类学等领域。
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马修·D·巴雷特 & 罗素·L·巴雷特:研究科学家,在植物系统学、真菌系统学、分子生态学、生物地理学等领域合作广泛,发现了许多新物种。
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西吉·L·克劳斯:高级研究科学家,保护遗传学团队负责人,研究交配系统、花粉和种子传播、空间遗传结构,为生态恢复划定本地种源种子收集区。
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以及埃里克·邦恩(保护生物技术)、肖恩·R·特纳(种子生态学)、卢克·S·J·斯威德曼(种子收集者)、凯西·A·梅尼(恢复生态学)、德安娜·P·罗基奇(恢复生态学)、大卫·J·梅里特(种子生物学)、伊丽莎白·A·辛克莱(保护遗传学)等众多在各自专业领域做出重要贡献的研究人员。
总结
在半个世纪的时间里,国王公园与植物园从一个以园艺展示和植物收集为主的机构,发展成为一个在植物科学多个前沿领域拥有世界级研究能力的重要中心。其研究历程体现了从个人驱动到项目化、协作化研究的演变。通过与当地大学、研究机构和行业的紧密合作,该机构不仅深化了对西澳大利亚独特植物区系的科学认知,更在植物保护、生态恢复、园艺开发等领域产生了具有全球影响力的实用成果。从揭示烟雾促萌发的化学奥秘,到开发兰花的规模化繁殖与恢复技术,再到为生态恢复界定遗传种源,国王公园的研究深刻地影响了保护和利用生物多样性的科学与实践。这座位于城市中心的植物园,成功地将深入的科学研究、有效的物种保护、生动的公众教育和迷人的园艺展示融为一体,成为连接科学与社区、自然与城市的典范。