蕨类植物历经亿万年演化,遍生山林溪谷间。中国是世界上蕨类植物最丰富的地区之一,拥有世界蕨类90%的科属类群,物种数量约占全球的20%。
然而,这些“家底”信息在100年前并不明晰。现代植物分类学兴起于西方,在20世纪初,我国尚未形成自主分类理论,我国本土蕨类植物的研究都是外国学者所做。
改变这一局面的,是我国植物学家、被誉为“中国蕨类学之父”的秦仁昌。
1926年,面对稀缺的标本、混乱的分类系统,秦仁昌投身蕨类植物的系统研究。他曾说,自己并不清楚这一工作的宽度和深度,但天真而热情地开始了冒险,并在一开始就决心投入一生的时间。
在60余年的研究中,秦仁昌为中国本土的蕨类植物梳理出清晰的“族谱”,修正了此前的分类错误,并创立了全新的蕨类植物分类系统。1978年,80岁高龄的秦仁昌发表《中国蕨类植物科属的系统排列和历史来源》,该成果在他逝世后荣获1993年度国家自然科学奖一等奖。这项成果是秦仁昌倾尽一生心血的结晶,这份荣誉也是我国近现代植物学家从白手起家到逐步自立的缩影。
天真热情地拓荒
20世纪20年代前后,现代植物学的教学与研究在我国萌芽,秦仁昌正是在这一时期与植物学结缘。
1919年,21岁的秦仁昌考入金陵大学农林科。家境贫寒的他凭借优秀的学业受到我国近代植物分类学的两位奠基人,胡先骕和陈焕镛的关照与提携,在未毕业时便前往东南大学担任助教,半工半读。
在参与教学与野外考察的过程中,秦仁昌发现,自己对种子植物的科、属已能基本识别,但是对常见的蕨类植物还十分陌生。
这是情有可原的。蕨类植物遍布华夏山川,虽在《本草纲目》中有部分记载,但这些记载多限于外形描述和药用价值,难以满足现代植物学研究和标本鉴定的需要。
现代植物分类学诞生后,我国的蕨类植物几乎全是外国人在研究,相关文献资料多用外文发表,中国本土蕨类植物的模式标本更是分散于西方的博物馆里。在当时的中国,很少有人知道常见的蕨类植物的名称,更谈不上研究。
1925年,秦仁昌毕业并升任东南大学植物系教员。考虑到种子植物在国内已经有不少专家研究,而蕨类却无人问津,秦仁昌在征得陈焕镛的同意后,决定投入中国蕨类植物的分类学研究。
“在这样一个没有基础的基础上,我很天真而热情地开始了我的冒险。至于这一工作的宽度和深度,我是茫无所知的。怎么办?我还记得,我当时的计划真正是个长期计划。开始我就决定以我一生的时间来对付这个研究问题的。”秦仁昌曾说。
这个值得倾尽一生的植物类群,本身也有重要的科学价值。蕨类植物自远古石炭纪繁衍至今,是地球上最古老的维管植物之一,研究意义重大。
为了研读国外文献,秦仁昌努力学习英语、法语、拉丁语,外语水平有了很大的提升。此外,他还参与了多项采集调查工作。几年积累后,秦仁昌发现,自己已经能认出许多蕨类植物。在胡先骕的建议下,二人计划共同撰写《中国蕨类植物图谱》。
但秦仁昌很快意识到,彼时国内的分类学工作仍不足以支持他们完成系统性的著作。他决定出国留学,去看那些只保存于国外的资料与模式标本,继续“拓荒”。
带回一手资料
1930年4月,秦仁昌启程赴欧洲,6月底到达丹麦。他前往哥本哈根大学,来到当时国际蕨类植物研究的权威卡尔·克里斯滕森门下学习,结合模式标本,修正并描述中国的蕨类植物。
同年8月,秦仁昌和克里斯滕森赴英国参加第五届国际植物学大会。会后,秦仁昌留在伦敦,开始对英国皇家植物园邱园丰富的蕨类标本进行研究。
邱园存有大量采集于世界各地的蕨类植物标本,但保存得十分凌乱,这从某种角度也反映出当时国际蕨类植物分类学混乱的现状。
秦仁昌在邱园一边整理标本,一边对采集于中国喜马拉雅地区的标本加以研究。在这里,自1753年瑞典生物学家卡尔·冯·林奈首次发表中国蕨类植物以来,180多年间各国学者所发表的中国蕨类植物标本,几乎都在秦仁昌手中被观察和重新鉴定。
不过,这些珍贵的标本是邱园的馆藏,无法带走。如何才能让国内的学者也看到这些植物的细节特征,让日后的研究有据可依?
秦仁昌想到了当时已较为成熟的摄影术。
他向胡先骕提出拍摄之事,而经费无着。胡先骕于是向中华教育文化基金会申请到3000美元资助,以支持秦仁昌在欧洲拍摄中国植物模式标本。
这是一笔不菲的经费,秦仁昌也没有辜负国内植物学界的期待。他白天在邱园和英国自然历史博物馆继续推进研究,夜晚加紧摄制,其间还专门雇佣了摄影师,共拍摄1.7万多张标本照片。之后,他又去往欧洲大陆的主要植物标本馆拍摄。
在底片还未寄回国时,秦仁昌就急切地致信胡先骕,说拍摄进行得非常顺利,凭借照片资料,就能对在国内多省采集的大部分植物标本进行辨认与定名。
“祖国植物科学自此可当独立研究矣。”字里行间可以读出秦仁昌的兴奋。
最终,秦仁昌带回1.8万余张标本照片,涵盖了采自中国及邻近地区的蕨类和种子植物的模式标本,以及部分在分类研究上有重要参考价值的标本。这些照片对中国植物分类研究和《中国植物志》的编撰起到极为重要的作用。
新系统的“蕨”起
1932年夏,秦仁昌回国了。他前往北平静生生物调查所担任植物标本室主任,《中国蕨类植物图谱》第一卷也顺利出版。
两年后,秦仁昌参与创建的庐山植物园正式成立。然而,受战乱影响,秦仁昌等学者辗转到云南省,在后方继续植物研究。
时间来到1940年,秦仁昌发表了一项极为关键的工作:《水龙骨科的自然分类》。这篇论文被认为解决了当时世界蕨类植物系统分类中最大的难题。
想要科学地认识一个植物类群,必须以接近自然界真实亲缘关系的分类系统为依据。
英国植物学家威廉·杰克逊·胡克于19世纪出版了多部蕨类植物专著,他所采用的“大科大属”的分类处理方法,被后人称为胡克系统。这一保守的系统严重地阻碍了蕨类植物分类学的发展。
1940年,秦仁昌尝试将多谱系的、物种数量占真蕨类85%的水龙骨科,拆分为30个科200多属,并理出真蕨类的5条演化路线。自此,蕨类分类系统的研究进入了一个新时代,自然分类系统不断涌现,结束了胡克系统近1个世纪以来的“统治”。
其实,秦仁昌的这篇论文刚发表时,学界并没有立刻接受秦仁昌提出的新系统,但其科学性最终在研究中被证实,并被国内外标本馆、教科书长期沿用。
值得一提的是,撰文反对这一新系统的美国蕨类植物学学者埃德温·宾厄姆·科普兰,在其1947年出版的《真蕨属志》中承认了秦仁昌系统的合理性,并在该书的序言中写道:“在极端困难的条件下,秦仁昌不知疲倦地为中国在科学进步中赢得了一个新的地位。”
1954年,秦仁昌又建立起一个更为完整的中国蕨类植物系统,该系统也在《中国植物志》中被进一步采用。1978年,80岁的秦仁昌在此前研究的基础上,在《植物分类学报》上发表了《中国蕨类植物科属的系统排列和历史来源》一文,建立起更接近自然的、更完整的中国蕨类植物分类系统。
这一次,在吸收了近代各分支学科研究成果的基础上,秦仁昌将中国蕨类植物分为石松、水韭、楔叶蕨、松叶蕨和真蕨5个亚门,下有63科223属,并按亲缘关系表示其纵向和横向演化关系。这一新系统被称为“秦仁昌系统”,为蕨类学研究搭建了完整的分类框架,许多科属的分类概念被国际上广泛采用,被评价为“既具有地方性,又具有世界性,是更为接近自然的分类系统”。
正是基于这样的贡献,1988年,国际蕨类学会主席埃尔伯特·亨尼普曼在纪念秦仁昌诞辰90周年大会上称,秦仁昌不仅是中国蕨类学之父,也是世界蕨类学之父。
“不可多得之能手”
《中国蕨类植物科属的系统排列和历史来源》是秦仁昌一生研究的集大成之作。这份成果既建立在他对文献资料的钻研上,也凝聚了他数十年野外考察与标本采集的实践积累。
为了充分掌握蕨类植物的研究材料,秦仁昌的足迹遍布大江南北。在山林中,他常常能留意到不起眼的植物,在采集标本工作中常被同事称赞。
“秦仁昌君富冒险精神,不畏艰苦,而心细眼捷,确为采集植物不可多得之能手。”钱崇澍毫不吝啬对秦仁昌采集标本能力的赞许。
1955年,秦仁昌当选为中国科学院学部委员,并调入中国科学院植物研究所。1958年,《中国蕨类植物图谱》最后一卷出版。1959年,《中国植物志》编委会成立,作为编委会成员之一的秦仁昌于当年就交稿蕨类植物一卷,献礼新中国成立10周年。这段时间,秦仁昌全身心投入工作,常常到深夜两三点才休息,让与他共事的学者印象深刻。
除了研究工作,秦仁昌还投入了大量精力在学科建设上。为了使中国的年轻一代植物分类学工作者更快成长,秦仁昌陆续翻译了大量植物学与科学著作,包括80多万字的《植物学拉丁文》《现代科技辞典》和《大不列颠百科全书》中的植物学部分,他还组织和审改了《韦氏大辞典》植物学部分的译稿。
晚年的秦仁昌因骨折落下病根,腿脚不便,就索性在家中打造了一个工作室。在开展研究受阻的年代,他靠植物所的年轻人往家中递送标本与分类学、形态学和细胞学等资料,密切关注国际植物学研究动态。
在他的一方书桌前和身后的书架上,研究从不曾中断。而那群年轻人,也在他的指导下成长为中国植物学界的下一代“中流砥柱”。
在《中国蕨类植物科属的系统排列和历史来源》论文的前言中,秦仁昌写下“本文所提出的分类系统只是现阶段认识的总结,仅供参考,还有许多问题有待今后解决,使之接近真正的系统发育的分类系统”。
随着分子生物学技术和系统发育分析方法迅速发展,植物分类体系发生了深刻变革。经后人检验,秦仁昌在蕨类植物科、属的分类判断上始终保持较高水准,大多与现行分类系统一致。
1994年,“中国蕨类植物科属系统排列和历史来源”摘得1993年度国家自然科学奖一等奖。彼时,秦仁昌已逝世8年,但他的学术贡献镌刻在中国植物学发展史上,是植物学研究的“不可多得之能手”。
蕨类植物不开花结果,给人的印象总是生于幽僻、长于岩隙,不抢风头。它们默默无闻地舒展着枝叶,撒下孢子,铺展生机。秦仁昌的治学姿态,恰如他研究一生的蕨。
(支持单位:中国科学院植物研究所)
参考资料:
1.秦仁昌:《中国蕨类植物科属的系统排列和历史来源》,发表于《植物分类学报》。
2.秦仁昌:《中国蕨类植物研究的发展概况》,云南大学铅印出版。
3.中华人民共和国国家科学技术委员会:《国家科学技术奖励项目公报——第六次(1993)国家自然科学奖》,科学出版社。
4.王中仁:《中国蕨类植物学的奠基人——秦仁昌》,发表于中国科学院植物研究所8周年所庆网站。
5.胡宗刚:《静生生物调查研究所二十二年》,广东人民出版社出版。
6.席颖颖:《秦仁昌对中国蕨类植物的分类研究——以<中国蕨类植物图谱>为中心》,发表于《自然科学史研究》。
7.张宪春、邢公侠:《秦仁昌与蕨类植物分类系统》,发表于《生命世界》。
原文2026年9月23日载于《中国科学版》微信公众号