为重振邱园的全球影响力，邱园于2009 年启动为期 10 年的 “呼吸地球计划”。为切实做好该计划，邱园对其气候变化科学项目进行了回顾审查，目的是使邱园能够更好地了解在气候变化领域的优势和劣势，引领以减轻气候变化对植物多样性和人类的影响。2008-2009年间，邱园对目前所有的科学活动进行了审查，特别是与植物在减缓和适应气候变化方面的作用有关的活动。本次审查主要是确定邱园科学项目的优势和劣势，评估将此类科学活动纳入更广泛的科学计划主流的必要性。该审查涵盖了所有涉及邱园科学家参与的活动，其中的许多活动都是与邱园的全球合作伙伴合作进行的，而且大部分系海外合作研究项目。邱园的评估审查，可为其他植物园在评估其应对气候变化进行评估时提供提供可参考的评估审查过程和结果，也可供其他保护行动者参考，以了解植物园在应对气候变化影响方面的潜在作用和植物园面临的挑战。

评估审查过程

邱园是一个植物科学和保护组织，也是英国的一个旅游景点。邱园有两个基地——邱园和韦克赫斯特分园，机构规模相对较大，目前有800多名工作人员，并有500名志愿者、学生和附属研究人员提供支持。邱园的工作是与英国和国际植物园、研究所和机构合作开展的。因此，由于各个科学部门的规模和地点不同，有必要考虑通过各种方式从执行各种活动的工作人员那里收集信息。仅仅依靠科学出版物作为活动指南是不够的，因为许多工作没有发表，而且许多活动是正在进行的项目。

通过与工作人员的一对一访谈、搜索邱园在线科学目录（RBG Kew Science Directory 2009）、请工作人员为在线文件提供信息以及通过内部留言板征集信息等方式，收集整理了所有科学工作人员的信息。将信息输入到项目表中，并突出显示了关键词。这些活动被归入共同领域。

对气候变化领域的科学和研究需求进行两次外部审查，并进行了差距分析，以评估邱园在多大程度上已经或将来可能满足所确定的需求。差距分析还考虑了《联合国生物多样性公约》和《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC 1992年）工作方案所确定的一般研究需要。

结果和主要发现

审查涵盖了邱园科学家参与的所有活动。50名工作人员概述了109个与气候变化直接和间接相关的科学项目。大多数审查活动都是与外部组织合作开展的，其中大部分是在海外。项目说明已汇编到MS Excel数据库，并分为七个主要工作领域（表1），其中一项横向活动是向组织外其他机构传播科学发现。以下各节详细介绍了这七个领域的活动。

表1 邱园科学与气候变化相关的七个关键领域

1 整理和传播基线数据和研究

了解地球上植物和真菌的多样性、它们之间的关系和行为的基础研究是了解气候变化与植物之间关系相关活动的基础。涉及为未来各种用途整理基准数据的科学活动在所审查的活动中占很大比例。该领域的大多数活动都与植物标本、活体植物、种子和相关数据等形式的植物收藏研究有关，也与植被调查等实地数据有关。科学活动包括物种分类研究和相关成果产出（如植物志、名录清单、指南、词汇表、系统发育和分类群数据集）；物种和种群的实地数据和分布模式（与植物标本室和种子库收藏有关，并通过植被调查）；利用遥感影像结合实地调查工作，进行快速植被测绘和清查；以及特定分类群的最佳发芽温度工作，例如仙人掌科工作（Seal 等人 2009 年）。具体活动往往没有考虑到气候变化，而且并不一定与气候变化直接相关。

更具体的活动包括植被调查和制图技术，以提供当前植被覆盖的基线。这可以为良好的土地利用管理提供信息，例如重新造林或改善退化的土地，或为优质生境指定保护地位，以促进对气候变化的适应，并可改善或维持生境的碳固价值（Moat等人 2008年）。例如，邱园与其他组织合作绘制植被图，有助于确定保护区域的优先次序。科学家利用马达加斯加植被地图的数据来预测气候变化对马达加斯加生物多样性的影响（CEPF Madagascar, Vegetation Mapping Project 2009年）。

2 了解气候变化对植物的影响

我们亟需了解气候变化将如何影响植物个体、物种和种群。评估审查揭示了邱园这项工作有两种方法：研究植物收藏和研究自然环境中的植物。

来自植物园活体收藏的信息通常包括个体或收藏对各种气候条件或病虫害的耐受性信息。越来越多的园艺工作人员参与数据收集工作，以测试收集如何应对不断变化的天气系统。例如，经常在室外试验温室物种，并开发新技术以在植物园中而不是在玻璃温室内种植这些物种。

邱园的两个园区还建立了强大的监测系统，以监测害虫和入侵物种的出现。这些为整个英格兰南部提供了一个早期预警系统（Simmonds 2008）。

生物事件（如物候学）的时间变化被视为气候变化的指标，有助于预测生态系统可能发生的变化。200 多年来，邱园一直在记录活体植物收藏、野生动物和天气情况。每年都会记录100种不同植物第一次开花的日期。这些个体于 2000 年被定名为 “邱园 100”武汉观察项目。这些结果与以前邱园植物学家收集的一组长达 50年的详细观察结果进行了比较，这项观察从1952年开始记录了许多相同物种在当地的开花日期（Hepper 2003）。

这些数据为深入了解气候与植物行为之间的关系提供了深刻的见解。英国物候网络春季观察和秋季观察、林地信托基金、生态学和水文中心以及英国政府都可以获得这些数据。维克赫斯特分园也收集了类似的数据。邱园的所有物候数据都在线发布（Kew 100,2010）。

邱园在这一领域的一些科学活动研究气候和相关因素（如干旱和盐度）对植物生理、开花、授粉、发芽和种子性状的影响。例如，研究气候变化对特定分类群的影响，有兰科（Robbirt et al. 2010）、莎草科 和咖啡 （Davis et al. 2009）; 不同温度梯度的种子性状研究;气候变化对联合王国海外领土入侵物种种群的研究（Brown 2008）以及邱园园内的两个园区进行研究记录。

3 识别濒危种群和物种以及保护规划

整理有关分类、物种分布和关系的基线数据，结合对气候变化对植物可能产生的影响的了解，可以共同确定面临风险的濒危种群和物种，并进行适当的保护规划。例如，对马达加斯加豆科植物的气候变化影响进行了评估。结果预测，到2100年，仅由于气候变化，83%的物种目前的分布范围将会缩小; 根据世界自然保护联盟红色名录类别，19-35%的物种将被视为受威胁物种（IUCN 2001年）;预计 2-3% 的物种将灭绝（Rivers 等人 2010 年）。巴西大西洋森林和泰国莎草科的物种未来分布工作正在进行中。

此外，邱园及其合作伙伴每年都会进行大量的物种保护评估，例如世界自然保护联盟植物红色名录指数（Brummitt et al. 2008）。这些措施越来越多地考虑到气候变化，尽管世界自然保护联盟红色名录指南（IUCN 2009）尚未正式涵盖这一点。

邱园在东非的千年种子库合作伙伴正在采取另一种方法。在这里，已经确定了可能因气候变化而受到威胁的山地栖息地。种子库的收集重点是在这些地区发现的物种作为优先采集对象（Seeds for Life 2009; RBG Kew Millennium Seed Bank Project: Mali 2009）。

最近提交给英国政府的一份独立报告分析了减少森林损失的国际融资及其对气候变化的相关影响（Eliasch 2008）。该报告概述了邱园在植被调查、植物标本馆收藏分析和地理信息系统技术方面的优势，以开发支持保护规划的制图和监测工具（Moat 等人 2008 年）。

4 物种迁地保护

众所周知，很难预测气候变化对任何特定物种或种群的影响。通过改进和增加数据集和数据分析、地理覆盖范围、对不确定性的理解以及测量的多样性，邱园对气候变化的理解取得了进展（IPCC 2007）。然而，在某些区域的数据覆盖面仍然有限，而且往往是基于相关性的全球数据，而不是实验性的本地局部数据（IPCC，2007年;Parmesan 和 Yohe 2003）。迁地收集有助于确保遗传资源得到保护，造福子孙后代。迁地收集还能够更好地了解物种的生物学特性。例如，邱园领导的一些项目预测如何使物种发芽（Dickie et al. 2010）、繁殖物种（Fay 1992; Sarasan 等人，2006 年），或有助于加深我们对植物生物学的理解（Pritchard 等人，2004 年;Davis 等人，2009 年）。在物种分布范围发生变化的地方，迁地收集可以为物种的重新引入和辅助迁移提供有用的资源。例如，超过 4,000 棵黑杨树已成功从邱园在 维克赫斯特分园的收藏中重新引入苏塞克斯（Sussex Biodiversity Partnership 2005 年）。重新引入项目的成功在某种程度上取决于对如何萌发和繁殖收藏植物的清晰理解。

大多数植物园的迁地收集都归于活植物收集中。邱园的两个园区拥有超过80,000个活植物登录，有200多名园艺人员熟练地在当前“正常”气候范围下繁殖和栽培活体植物的方法。

邱园千年种子库（MSB）是世界上最大的迁地野生植物物种库，包含超过27,000种。MSB为保护广泛的遗传多样性提供了一种低成本、高效益和高效率的手段。种子库收集的种子还提供了一个基因型基线，据此评估原始收集地点植物种群遗传多样性的变化，这对于了解植物如何适应气候变化至关重要。

MSB中储存的种子收集被用于帮助恢复栖息地、恢复种群以及提高其对环境变化的适应能力。例如，在1997年的丛林大火之后，威尔逊鳞南香（Nematolepis wilsonii）被认为在野外灭绝。在MSB和维多利亚州保护种子库收集和储存的种子现在用于确保该物种在野外的生存（Walsh 2009）。种子还用于寻找与气候变化有关问题的解决办法，例如，通过研究和开发农业中耐旱物种。

对于那些不能储存在传统种子库中或不能轻易从种子培育出来的物种，微繁殖起着关键作用（Sarasan等人 2006年;Seaton 等人 2010 年）。邱园的微繁殖小组还为未来的保护用途提供了植物材料的来源。特别是，保护性生物技术研究项目正在帮助保护高度受威胁的特有小岛屿物种。

邱园拥有大量植物DNA收藏，包括超过25,000份样本。DNA收集提供了种群当前多样性的快照，并将使我们能够跟踪未来种群的遗传变化。

邱园的木材收藏可以更好地了解不同木材的特征，因此可能成为未来生产替代燃料或确定最有效碳汇的有用数据来源。

邱园的花粉收集可用于识别来自不同栖息地植物的不同花粉类型。例如，邱园的研究使用马达加斯加的地理信息系统数据研究了不同类型含羞草花粉的生态分布之间的关系。这种研究可以通过将历史记录与新的分布数据进行比较，帮助确定地理分布发生变化的植物（Banks, pers comm.）。

5 保护区的就地保护和实施

通过全球合作伙伴关系，邱园参与了许多国家的就地植物保护，包括肯尼亚、乌干达、埃塞俄比亚、一些南美国家、马达加斯加和英国海外领土。邱园的关键优势领域是通过植被调查、绘图和监测，为规划和监测保护区的成功提供建议。迄今为止，这些建议主要是为了保护面临危险中的个别物种而提供的。

6 在气候变化中恢复栖息地

由于维持和恢复自然生态系统对于有效提供生态系统服务至关重要（Hooper等人 2005年;MA 2005），生态系统保护可视为减缓气候变化和适应其影响的关键活动。栖息地恢复是邱园未来工作的重要领域。邱园的科学家已经参与了与生态恢复各个方面相关的广泛活动（Hardwick et al. in press）。

迄今为止，邱园的恢复活动尚未特别关注气候变化。活动主要侧重于将稀有物种的迁地收集重新引入自然环境，例如苏塞克斯的黑杨树（Sussex Biodiversity Partnership 2005年）。然而，邱园的一个恢复项目直接解决了气候变化对物种多样性的影响问题。“秘鲁南部干旱森林生境恢复和可持续利用项目”在物种选择中明确考虑了气候变化的影响。该项目还通过自愿碳抵消计划为植树造林筹集资金（Whaley pers. comm.）。

7 在气候变化中可持续利用植物

具有直接（如食物）和间接（如土壤、水和气候调节）功能形式的生态系统产品和服务可能有助于社区适应气候变化。邱园的科学家正在整理有关植物直接和间接用途的数据，目的是为受气候变化威胁的国家和地区的生计发展和基于社区的适应计划提供信息。这些项目和数据库确定了以供给、气候调节和文化服务的形式提供生态系统服务的物种，以及有关物种繁殖和可持续利用的信息。

有用植物项目（Useful Plant Project, UPP）就是一个例子。该项目与邱园千年种子库合作伙伴和博茨瓦纳、肯尼亚、马里、墨西哥和南非的当地社区合作，专注于有益物种的保护和可持续利用。该项目结合了文献综述和社区工作，以确定有用的目标物种。收集和保存种子。通过培训和改善当地植物保护和繁殖设施，加强了当地社区利用各种植物物种的能力。在国内进行的植物化学和植物遗传研究旨在实现植物的可持续利用（Useful Plant Project—Project MGU 2009年）。

另一个例子是邱园的SEPASAL 数据库，该数据库记录了大约7,000种热带和亚热带旱地物种的已发表科学信息，包括目前和潜在用途（例如适合重新植被和恢复退化土地的物种）和物种的环境耐受性（例如降雨量和温度范围、耐旱性、病虫害）的详细信息。该数据库可用于选择能够应对不同气候条件的物种（SEPASAL，2009年）。

与气候变化直接相关的可持续利用领域是生物燃料的生产。生物燃料是可再生燃料，通常由农作物或有机物生产（Hawkins 等人 2008 年）。人们普遍认识到生物燃料的积极影响，但也认识到生物燃料的开发和使用应与生物多样性相关，具有可持续性（例如，Groom等人 2008年;Koh 和 Ghazoul 2008;CBD 2010年）。在邱园，有少数项目正在进行中，重点是确定适当的物种和生物燃料的可持续生产，特别是对种子含油量的研究和薪材保护项目。

讨论

对邱园科学活动的研究表明，邱园有大量的项目和活动，直接或间接地促进了对气候变化影响以及如何管理这些影响的科学理解。这些活动并非邱园独有。与大多数植物园一样，邱园的两个主要优势领域是提供基线数据和迁地保护。

为未来各种用途整理基线数据是本次审查中的大多数项目。了解植物和真菌多样性的基础研究是许多植物园的核心活动之一。在邱园，这项工作的大部分目前都不是专门为应对气候变化挑战而开展的。此次审查确定了一些数据已被证明有用的领域。例如，植物分布数据和气候数据有助于了解物种目前和过去的分布情况，从而模拟未来气候情况下物种分布范围的变化；预测入侵植物物种的行为；设计考虑到未来气候变化的自然保护区；或确定物种重新引入/迁移计划的区域。

迁地保护在资源和活动中占很大比例。在本次审查中，这些活动被归为几个大型项目（表1）。在邱园，与许多植物园一样，开发这些收藏的最初目的可能与气候变化研究或相关保护活动没有直接关系，但有很好的收藏被用于此类工作的好例子。但如果没有这些收集，就不可能生成大部分基线数据，也无法发展我们对不同气候条件下植物行为、发育和生长的理解。此外，与某些保护性收藏的内容相比，植物园的收藏可能具有特定的重点（例如在分类学上），或者是野生物种的收藏，而不一定具有保护重点（Maxted等人 1997年）。这意味着供将来使用的信息范围可以很广。为确保植物收藏与气候变化适应战略相关，植物园可以设定收集的优先次序，以针对因气候变化而面临特别风险的物种或栖息地。此外，植物园可以确定关键的保护伙伴，以确保藏得到有效利用，并帮助确定优先事项。

这次审查揭示了邱园的许多项目，超出了提供数据和迁地保护收集的传统作用。例如，研究气候变化对植物（个体、种群或特定植物性状）影响的活动可以提供重要的“深度”和复杂性，以补充目前用于预测未来生存和分布的相对简单的模型。例如，向国际地圈-生物圈计划提供了有关植物形态特征和分布的信息，该计划是一个研究全球变化的研究计划（IGBP 2010）和TRY 倡议（TRY 2010）。

许多植物园已经在气候变化研究中发挥了积极作用，特别是在物候学领域（Primack and Miller-Rushing，2009）。Kew 100数据是一系列外部用户随时可用的数据示例。然而，关于气候变化对活体收藏影响的信息收集通常是非正式的。如果这种数据收集更加正规化，它可以用来为邱园内部的收集提供更好的管理。从活体收集的生长条件下收集的数据也可用于补充植物对气候变化反应的基线数据（Primack 和 Miller-Rushing 2009 年）。为确保产生的数据符合目的，植物园可以考虑标准化文件，例如不同地点不同气候条件下的物候或繁殖规程。这些数据可以提供给其他人，但首先需要进行一些科学评估。本次审查发现，收集到的数据通常是临时跟踪的结果，目的是测试植物能够承受的极端天气，或对开花时间变化的非正式观察，而不是设计好的受控科学实验。

邱园和其他植物园越来越多地参与整理有关气候变化下利用植物促进生计发展的数据。这种植物学和技术信息有助于减少社区的脆弱性和建立适应能力。这可以为提供信息以帮助社区适应气候变化奠定坚实的基础。

在不断变化的气候中就地保护植物和栖息地恢复活动是保护组织未来研究的关键领域。目前，这项工作的重点不是气候变化对栖息地和物种的威胁;它更多地采用基于物种的方法，或者关注对生物多样性的其他威胁，例如不可持续的土地利用。今后，这些工作可以侧重于保护生态系统服务，特别是碳固存。

向一系列社会公众传达科学信息是植物园的一项核心活动。事实证明，对邱园科学活动的审查对于为这些科学活动开发一种交流工具是成功的，无论是在内部还是在将来——外部。邱园目前正在评估如何向政策制定者、公众和其他科学组织等关键社会公众传播这一信息。植物园有一个独特的机会，通过植物园的访客、科学合作伙伴、网站和一系列出版物，向公众提供有关生物多样性威胁的科学信息，如气候变化。

我们对科学活动的分析与该领域研究需求的政策文件和国际议程的比较（Gran Canaria Group 2006; Royal Society 2008年）已经确定了一些未来研究的潜在领域。这些措施包括：了解极端事件和极端气候对生物多样性的影响;了解气候变化对生态相互作用（特别是种间相互作用）的影响;了解不同生态系统中碳储量的稳定性;了解植物对气候的影响。其中一些研究需要现场实验。另一个已确定的需求是对生境进行长期生态监测。为了应对这些挑战，需要更多的数据收集来跟踪种群规模、威胁、生物事件、入侵物种、病虫害。

本次审查的下一步是考虑是否以及如何将这项工作纳入邱园当前角色和职能范围内的机构工作方案的主流。植物园具有一系列优势和功能，但现在面临着战略和管理问题，包括考虑此类工作需要改变额外资源的优先次序的方式。

植物园面临的主要挑战是确保从所开展的活动中获得最大利益。这意味着与我们传统领域之外的合作伙伴（如其他植物学组织和保护机构）合作。其中许多将来自其他科学界，如气象学家、气候建模学家和恢复生态学家。其他人将是那些在实地工作以减轻和适应气候变化影响的人，例如土地所有者、农民、保护机构、发展机构和当地社区。

新出现的国际气候变化应对措施为植物园提供了机遇。特别是碳市场和减少毁林和森林退化所致排放量（REDD）框架的发展为就地植物保护和恢复活动提供了资助机会。植物园还可以通过提供科学知识，帮助发展生物燃料的可持续生产和使用，从而在有关生物燃料未来的辩论中发挥重要作用。

最后，本次审查表明，大多数气候变化科学活动必须通过与全球合作伙伴合作才能产生重大影响。植物园界通过网络开展具体项目（例如全球植物保护伙伴关系）的工作特别有效。成功的伙伴关系，特别是在各个植物园分享专门知识方面，可以为我们理解植物与气候变化之间的关系提供宝贵的工具和信息。

小结

为了实现这一目标，邱园采取了一系列科学活动，以加强其在气候变化领域的领导地位。这些活动主要包括以下几个方面：

1.植物收集与繁殖：邱园致力于收集和繁殖各种植物，特别是那些具有较高适应性和抗气候变化能力的植物。这有助于增加植物多样性，并为全球植物资源的保护作出贡献。此外，通过对这些植物的繁殖和研究，可以为应对气候变化提供宝贵的遗传资源。

2.基因库建设：邱园积极建设植物基因库，以保存植物的遗传资源。这些基因库对于研究植物的遗传多样性具有重要意义，有助于揭示植物适应气候变化的机制。同时，基因库还可以为植物育种项目提供原材料，培育出更具抗逆性的植物品种。

3.科学研究与监测：邱园开展了一系列关于气候变化对植物影响的研究项目，以深入了解气候变化对植物多样性的威胁。通过对植物物种分布、生长状况等进行长期监测，可以为制定应对气候变化的政策提供科学依据。

4.知识传播与教育培训：邱园通过举办各类讲座、研讨会等活动，向公众传播气候变化知识，提高人们对气候变化的关注度。此外，邱园还开展教育培训项目，培养植物学家、生态学家等专业人才，为应对气候变化做出贡献。

5.国际合作与交流：邱园积极参与国际合作项目，与其他国家和地区的植物园建立紧密的联系。通过共享植物资源和信息，共同开展研究项目，为全球植物保护和发展作出贡献。

6.生态文明建设：邱园提倡生态文明建设，倡导绿色生活方式，鼓励人们采取措施减少碳排放，降低对环境的负面影响。同时，邱园还开展了一系列生态恢复项目，为改善生态环境作出努力。

总之，邱园通过以上科学活动，为应对气候变化和保护植物多样性做出了积极贡献。未来，邱园将继续发挥其在气候变化领域的领导作用，加强与国内外合作伙伴的交流合作，共同应对全球气候变化挑战。邱园在应对气候变化中的领导地位和影响

延申阅读：

Ali NS, Trivedi C (2011) Botanic gardens and climate change: a review of scientific activities at the Royal Botanic Gardens, Kew. Biodivers Conservation, 20(2), 295-307.