不同生境苔類和角苔類植物對生態環境的指示作用

黃文琥，王之明，梁 盛

1.貴州省環境監測中心站，貴州 貴陽 550081 2.赤水桫欏國家級自然保護區管理局，貴州 赤水 564700

利用生物的組分、個體、種群或群落對環境污染或環境變化所產生的反應，從生物學角度，為環境質量的監測和評價提供依據的監測方法，稱為生物監測[1-2]。生物監測因能直接反映環境質量對生態系統的影響并具有連續監測功能等作用和優點，日益受到人們的廣泛重視。生物監測技術常用的方法有指示生物法、群落結構法、生物測試法、殘毒測定法[3-4]。隨著城市化、工業化等人類活動對全球環境的影響,環境的污染負荷日益增加，迫切需要靈敏的指示生物來反映環境中污染的程度及變化。苔蘚植物具有很強的吸附保留重金屬元素的能力,其解剖構造亦很簡單,只由單層或少數幾層細胞構成,污染物質可從背腹兩面侵入葉細胞之中。苔蘚植物的這些簡單的結構使其具有植物體抗性弱,對環境變化敏感等特點,其反應敏感度是種子植物的10倍,因此是一類良好的生物指示植物,被世界各國廣泛應用為環境變化的指示物[5-6],吳玉環等常用苔蘚植物監測環境污染物質及污染程度的變化[7]，Walton、曹同、方炎明等也認為苔鮮植物對環境重金屬污染物反應敏感且吸收容量較大，在環境監測、重金屬污染研究等方面都具有重要的價值[8-10]。苔蘚植物分為蘚類、苔類及角苔類，其中苔類、角苔類植物葉面積較大，與環境接觸面更大，環境敏感性更強。由于苔類、角苔類植物對環境質量要求很高，且分布范圍也相對較少。所以，苔類、角苔類植物對生態環境監測的專題研究鮮見報道。苔類、角苔類植物對生態環境監測的指示作用研究可推動苔類、角苔類植物在生態環境監測領域的應用。

選擇3個研究區——代表自然條件下丹霞地貌的黔北赤水丹霞世界自然遺產地、代表自然條件下喀斯特地貌的香紙溝省級風景名勝區、代表礦區環境條件下的爛泥溝卡林型金礦區，對比由于不同地質背景和生態環境條件而引起的苔類和角苔類的物種差別，從而進一步分析探討特殊種類的苔類、角苔類植物對生態環境的監測指示作用。

1 研究區概況

1.1 黔北丹霞地貌區概況

黔北丹霞地貌地區是指貴州赤水市和習水縣西北部的侏羅紀紅色巖石分布的地區，面積3 412 km2[11]。該區在地質地貌、氣候特征、土壤類型、植被類型上都和貴州高原其他地方有異。黔北丹霞地貌地區的大地構造是全省唯一屬四川中臺坳范疇的區域——赤水褶皺束，位于貴州高原向四川盆地下降的斜坡地段，多數海拔在500～1 000 m之間[12]。赤水市和習水縣生態環境保護較好。根據2012年貴州省生態環境質量監測結果[13]，赤水市、習水縣生態環境質量狀況為良，生態環境質量指數分別為73.91、67.34，分別列全省第1、第11位。選擇干溝、佛光巖、五柱峰溝、十丈洞瀑布和習水縣長嵌溝等5個區域為重點研究區域，如圖1。

圖1 研究區域分布圖

1.2 香紙溝喀斯特地貌區概況

香紙溝喀斯特地貌區位于貴州省中部貴陽市烏當區，是以喀斯特為主要地貌的風景區之一[14]，生態環境保護相對較好。根據2012年貴州省生態環境質量監測結果[13]，烏當區生態環境質量狀況為良，生態環境質量指數為59.68，列全省43位。選擇馬腳沖、鍋底箐、龍井灣、湘子溝、紅子溝、白水河、葫蘆沖等7個區域為重點研究區域(圖1)。

1.3 爛泥溝卡林型金礦區概況

爛泥溝金礦區位于貴州省黔西南自治州貞豐縣沙坪鄉境內，爛泥溝金礦是露天開采，礦區大量的植被被砍伐，生態系統遭到破壞。尤其是礦山正在開采的中心區，人為活動和機械的強烈干擾，已經看不到大型植物的存在[15-16]。根據2012年貴州省生態環境質量監測結果[13]，貞豐縣生態環境質量指數為53.95，列全省72位。選擇礦區邊緣、選廠、冶煉廠、廢礦堆積處、礦山、喀斯特石漠區域等6個區域為重點研究區域(圖1)。

2 研究方法

2.1 標本采集鑒定

分別于2011年11月、2012年5月到赤水市的干溝、佛光巖、五柱峰、十丈洞瀑布和習水縣長嵌溝采集苔類、角苔類植物標本156份。將采集的標本進行實驗室鑒定分析。

2.2 不同生境苔類、角苔類植物科、屬、種比較

將黔北丹霞地貌分布的苔類、角苔類植物與香紙溝喀斯特地貌區[14]、爛泥溝卡林型金礦開采區[15-16]海拔在1 000 m以下的苔類、角苔類植物比較，探究苔類、角苔類植物的分布情況與生態環境的關系。

2.3 相似性系數比較

通過相似性系數計算，研究不同生境苔類、角苔類植物分布的內在聯系。種的相似性系數是以種來比較不同地區植物區系相似性程度的數值。即兩個地區植物區系的共有種的數量與兩個地區植物區系的種類總數之比。

式中：A為甲地區全部種數，B為乙地區全部種數，c為兩地區共有種數。種相似性公式也適應于科、屬相似性分析[17]。

3 結果與分析

3.1 不同生境苔類、角苔類植物數量、種類統計結果與分析

3.1.1 苔類、角苔類植物統計結果

通過標本整理鑒定，已知黔北丹霞地貌區苔類、角苔類植物22科27屬41種，其中包括角苔類植物1科3屬3種。通過統計彭濤[14]研究結果，香紙溝喀斯特地貌區苔類、角苔類植物16科23屬45種，其中包括角苔類植物1科1屬1種。通過統計李冰[16]研究結果，爛泥溝卡林型金礦區苔類植物11科19屬27種，沒有角苔類植物分布。

在偵查決策過程中，為了實現偵查目的，人們往往追求最優決策，進而根據最優決策來實施偵查行為。所謂最優決策，是指從全部可行方案中選出的能實現目標的最優方案。但是偵查所面對的是復雜多變的刑事案件，且在偵查過程中存在著偵查人員與犯罪分子之間的活力對抗，因而偵查最優決策往往很難實現，因而偵查決策大多數屬于一種滿意原則下的決策。

3.1.2 分析

黔北丹霞地貌區、香紙溝喀斯特地貌區分布的苔類、角苔類植物在科、屬、種數量上都大于爛泥溝卡林型金礦區，黔北丹霞地貌區、香紙溝喀斯特地貌區有角苔類植物分布，爛泥溝卡林型金礦區沒有角苔類植物分布。黔北丹霞地貌區、香紙溝喀斯特地貌區都是風景名勝區，生態環境保護較好，爛泥溝卡林型金礦區生態環境遭到破壞，且金礦開采導致土壤環境中砷、汞平均含量超過國家標準5.56、15.68倍[16]，苔類植物種類減少，不適宜角苔類植物生長。

3.2 不同生境苔類、角苔類植物科、屬、種比較結果與分析

對黔北丹霞地貌區、香紙溝喀斯特地貌區、爛泥溝卡林型金礦區3種不同生境的苔類、角苔類植物科、屬、種進行比較，研究不同生境苔類、角苔類植物的異同，并計算它們之間的相似性系數。

3.2.1 3種不同生境苔類、角苔類植物科比較分析

3.2.1.1 比較結果

比較結果見表1。

表1 3種生境苔類、角苔類植物科比較

由表1可見，3種不同生境分布的苔類、角苔類植物在科水平上相似性系數變化不大，8科苔類植物為黔北丹霞地貌區、香紙溝喀斯特地貌區、爛泥溝卡林型金礦區共有科。12科苔類、角苔類植物為黔北丹霞地貌區與香紙溝喀斯特地貌區共有科。3個研究區域中，扁萼苔科(Radulaceae)、叉苔科(Metzgeriaceae)、蛇苔科(Conocephalum)、角苔科(Anthocerotaceae)等4個科植物為黔北丹霞地貌區與香紙溝喀斯特地貌區特有科，在卡林型金礦區沒有分布。按照各共有科包括的植物種數、分布的基質、標本數量、分布的研究區域數，并根據分布的研究區域數占總研究區域數的比例估算分布面積，統計結果見表2、表3。

表2 黔北丹霞地貌、香紙溝喀斯特地貌區特有科植物在黔北丹霞地貌區分布情況統計

表3 黔北丹霞地貌區、香紙溝喀斯特地貌區特有科植物在香紙溝喀斯特地貌區分布情況統計

研究發現3種不同生境分布的苔類、角苔類植物在科水平上相似性系數差別不大，生境對苔類、角苔類植物科分布影響不大。黔北丹霞地貌區與香紙溝喀斯特地貌區的4個共有科中，前者角苔科所含植物種數和標本數量最多，分布區域最廣，主要是因為黔北丹霞地貌區生態環境保護極好，人為環境干擾小，適宜角苔科植物生長。黔北丹霞地貌區和香紙溝喀斯特地貌區的扁萼苔科植物種數相對較多，分布廣，屬適生于生態環境保護較好區域的苔類植物。

3.2.2 3種不同生境苔類、角苔類植物屬、種比較分析

3.2.2.1 比較結果

圖2、圖3顯示，黔北丹霞地貌區及香紙溝喀斯特地貌區苔類、角苔類植物屬和種的相似性均最大，相似性系數分別為48%、18.6%。3個研究區域中，對黔北丹霞地貌區及香紙溝喀斯特地貌區特有而金礦區沒有分布的護蒴苔屬(Calypogeia)、扁萼苔屬(Radula)、叉苔屬(Metzgeria)、蛇苔屬(Conocephalum)、魏氏苔屬(Wiesnerella)、地錢屬(Marchantia)、毛地錢屬(Dumortiera)等7個屬植物及截葉葉苔(JungermanniatruncataNees)、雙齒異萼苔(Heteroscyphuscoalitus(Hook.) Schiffn.)、尖葉扁萼苔(RadulakojanaSteph.)、盔瓣耳葉苔(FrullaniamuscicolaSteph.)、小蛇苔(Conocephalumjaponicum(Thunb.) Grolle)、蛇苔(Conocephalumconicum(L.) Dum.)、毛地錢(Dumortierahirsuta(Sw.) Reinw.)等7個種植物統計分析，見表4～表7，其中，黔北丹霞地貌區及香紙溝喀斯特地貌區的蛇苔屬植物分布面積、基質較廣，標本數相對較多。從植物種類分析，小蛇苔及蛇苔分布面積、基質也較廣，標本數也相對較多。

圖2 3種生境苔類、角苔類植物屬比較

圖3 3種生境苔類、角苔類植物種比較

屬名發現植物種數分布基質類型標本數量/個分布區域數/個面積分布比例護蒴苔屬2石頭、土壤2120%扁萼苔屬3石頭、樹干3120%叉苔屬2樹干6340%蛇苔屬2石頭、土壤12360%魏氏苔屬1石頭22120%地錢屬1土壤1120%毛地錢屬1石頭15120%

表5 黔北丹霞地貌區、香紙溝喀斯特地貌區特有屬植物在香紙溝喀斯特地貌區分布情況統計

表6 黔北丹霞地貌區、香紙溝喀斯特地貌區特有種植物在黔北丹霞地貌區分布情況統計

表7 黔北丹霞地貌區、香紙溝喀斯特地貌區特有屬植物在香紙溝喀斯特地貌區分布情況統計

3.2.2.2 分析

對黔北丹霞地貌區、香紙溝喀斯特地貌區特有而金礦區沒有分布的7個屬及7個種植物統計分析發現，蛇苔屬植物及小蛇苔、蛇苔在生態環境保護較好地區分布面積大，并且分布較廣，屬于適生于生態環境保護較好區域的物種。

4 結論

1)角苔類植物主要生長于生態環境保護較好的區域。

2)扁萼苔科、角苔科等2個科苔類、角苔類植物可作為生態環境保護較好區域環境監測指示科植物。

3)蛇苔屬植物及小蛇苔、蛇苔2個種苔類植物可作為生態環境保護較好區域環境監測指示屬和指示種植物。

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