林草科普｜水杉，复活的“化石”植物
20世纪40年代以前，水杉还是“化石”植物，人们早已认定它与恐龙一样，只有残存于岩层中的遗迹能够证明其曾经存在过。然而就是20世纪40年代，水杉“活了”，成了“活化石”。水杉的发现轰动全球植物界。近70余年，水杉在许多国家引种成功，再一次回到了千万年前它曾踏足过的土地。作为我国特有的珍稀孑遗物种，水杉是第一批列为中国国家保护植物的珍贵树种，也是为数不多的被中国学者发现、由中国学者命名的著名树种。水杉不仅承载着地球千万年来的历史，也承载着中国学者对知识的追求。
水杉，柏科水杉属的孑遗植物，为中国特有种，国家一级保护植物，珍稀濒危保护植物。落叶大乔木，枝叶交互对生，冬季落叶，无芽小枝与叶片一同脱落，球花单性，雌雄同株。水杉具有很高的研究价值和经济价值。水杉树冠锥形，树形优美，树干通直，姿态挺拔，不偏不倚，不枝不蔓，春夏青翠秀丽，枝繁叶茂，秋季叶色金黄，是著名的庭园观赏树种。水杉适应性强且材质轻软，可作为造林、绿化用树种，也可做建筑、家具、造纸等用材。
水杉在植物领域的地位，有其不可磨灭的价值。水杉本是已被宣布灭绝的物种，但她又真实鲜活地存在于地表，且被发现于北半球的中国，并由中国学者命名。所以，水杉的发现是中国植物分类学家为人类知识进步作出的巨大贡献。水杉的发现不仅使原有的“化石”活了，还解决了困扰分类学家多年的松科、杉科与柏科之间的亲缘关系问题，交互对生的叶片，在形态上为互生叶的松科和杉科与对生叶的柏科搭起了一座亲缘关系连接的桥梁。
与梭罗争辉，与恐龙相伴
水杉原产我国重庆、湖北和湖南三省市的交界处，主要分布在重庆石柱县、湖北利川市谋道镇水杉坝一带及湖南西北部龙山及桑植等地海拔750-1500米处。现亚洲、非洲、欧洲等70多个国家和地区均有引种栽培，中国北起辽东半岛，南至广州，东至江苏、浙江，西南至昆明、成都等地也有栽培。水杉原产地极其狭窄，但栽培分布区可谓广阔，这是为什么呢？
水杉属是柏科红杉亚科的3个单种属之一。根据汪小全研究组所提供的最新分子证据，红杉亚科是一个古老悠久的类群，虽然这个类群现在处于衰退状态，但在地质史上却曾经历过极其繁盛的时代。在中生代中晚期和早第三纪，红杉亚科植物种类繁多，目前已发现的水杉属化石约有10种，广布北半球。在晚白垩纪和第三纪，红杉亚科曾是北半球森林植被的重要组成成分，但后来，由于地质变迁、气候变化等原因，红杉亚科的大量类群绝灭。晚第三纪全球性的气温下降迫使红杉亚科逐渐从高纬度地区撤出。第四纪冰期气候的剧烈恶化使红杉亚科的分布区进一步退缩至中、低纬度地区，最后在欧洲全部消失，仅在东亚腹地和北美西部残存，以至于目前广为人知的红杉亚科植物只有3个单种属：水杉属、巨杉属和北美红杉属。
水杉属曾有过2个分布中心：东亚和北美西部。约1000万年以前，由于喜马拉雅山脉的隆起，东南季风不断加强，云南的水杉林丧失了庇护所，野生水杉的分布地再一次缩小，如今仅蜷缩在我国湖南、湖北和重庆两省一市几个县的交界处。因而，现在的水杉能在全球遍植，是和它原来的地史特征密切相关，它的祖先就曾广布天下。
水杉生长迅速，无论是扦插还是种子繁殖均易成活，且适应能力强，耐热耐寒，耐旱耐涝。水杉树形优美，树干通直，姿态挺拔，不偏不倚，不枝不蔓，春夏青翠秀丽，枝繁叶茂，叶色嫩绿宜人，秋季叶色金黄，是著名的庭园观赏树种。水杉强韧而柔软的木质组织有较强的抗风效果，也可以作为较佳的防风林。水杉为喜光性强的速生树种，耐水湿，在土壤含水率高，甚至湿地沼泽处，水杉可生长出膝状的呼吸根进行呼吸和气体交换。
中国发现“活化石”
水杉为什么被誉为“活化石”？简而言之，科学家们先从化石中发现了水杉这一物种，并一度认为水杉已经灭绝，但后来，我国科学家在中国发现了水杉的鲜活形态，也就是“活着的水杉化石”。水杉的发现，是近现代中国科学史上的一件盛事。
1941年冬，中央大学干铎教授进入四川省境内2.5公里左右的谋道溪（又名磨刀溪，原属四川省万县，现属湖北省利川市）时，一株高30余米的大树引起了他的注意，当地人称之为“水桫”。由于当时新叶未发，而他又匆匆赶路，便未采集标本。干铎拜托当时万县农校教务主任杨龙兴先生代为采集标本。1942年，杨龙兴先生将一份有叶、无花无果的标本托人送与干铎先生，干铎教授随即送给树木学教授郝景盛先生，请他鉴定，然而这份珍贵的标本后来不慎遗失了。
1943年7月，农林部中央林业实验所技工王战前往湖北西部神农架考察森林，经杨龙兴介绍和建议，在经过谋道溪时采到水杉的枝叶、果实标本（仅缺失花）。王战认为该标本是水松，并做了相关记载。1945年夏，王战将标本交给中央大学森林系树木学教授郑万钧鉴定。郑万钧认为它的枝叶外形虽像水松，但叶对生，球果鳞片盾形、对生，既不是水松，也不是北美红杉，在现存的杉松类中应该是一个新属。1946年秋，郑万钧鉴于当时南京的有关资料不多，便将一份标本寄交北平静生生物调查所教授胡先骕博士，请他查阅文献。经胡先骕查到，水杉标本和日本学者三木茂（Miki）1941年所发表的新属形态相同，这一新属是命名两种化石植物建立的。由此确定，我国发现的这个新种应属于化石属的一种，是货真价实的“活化石”。此前郑万钧已根据在中国东北抚顺及库页岛采集的始新世化石标本订正命名了水杉化石植物。
1948年5月，胡先骕和郑万钧联名发表《水杉新科及生存之水杉新种》一文，明确了水杉在植物进化系统中的重要地位，这一认定得到了国内外植物学、树木学和古生物学界的高度评价。胡先骕经仔细观察水杉线形叶在枝上交叉对生，呈假二列状排列，纠正了以前误认为水杉叶为对生、羽状排列的描述。当时，日本的三木茂和我国的胡先骕、郑万钧先后发现了日本化石种、中国化石种和中国现代水杉，这些发现震动了国际植物学界，引起了世界植物学家和古植物学家的极大兴趣。
水杉野生种群面临困境
尽管栽培引种遍布世界各地，但水杉仍面临着野生种群不断缩小的严峻问题。
同银杏相仿，作为最常见的濒危植物，水杉古老的野生种群不受重视，这无疑是亟待解决的重要问题。目前人们已知水杉野生种群仅分布在湖北、湖南和重庆交界，在湖北利川市境内约5000余株，重庆石柱县境内28株，湖南龙山市境内仅3株，种群数量甚至要少于大熊猫。自1980年起，原生水杉种群调查中就未见实生苗，且根据李媛媛等学者研究发现，水杉野生种群更新困难，遗传多样性逐步降低，种群结构逐渐衰退，群落结构趋于单一化，且老龄树木饱受病虫害困扰，附近人类活动频繁，生态环境破坏等原因，水杉的野生种群还在不断缩减。
水杉由化石变成与人们朝夕相伴的树种，影响全世界植物界，可算是我国植物界中最具有影响力的中国树种。它已经伴随地球走过无数世代，看过无数春秋，与桫椤争辉、与恐龙伴生，到如今同被子植物争艳竞芳。水杉漫长的记忆里保存着无数地球气候、地质、生态环境的变化。保护这样古老的物种，亦不仅仅是为了获取其经济价值，更是为了让人类了解、认识我们作为人类乃至哺乳动物不曾经历过的地球的历史。（作者 作者简介张志翔 北京林业大学博物馆馆长，北京林业大学自然保护区学院教授。现担任中国林学会树木学专业委员会副主任委员，中国植物学会理事，中国野生植物保护协会理事，第五届、第六届国家级自然保护区评审委员会委员等职务。黄今 北京林业大学自然保护区学院硕士研究生，目前从事泛喜马拉雅植物志金丝桃科的分类修订。王亚超 北京林业大学自然保护区学院博士研究生，目前从事杨属青杨组的系统发育研究。编辑 王强）