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地衣:被忽略的先锋生物

文章来源:中国科学报 张晶晶    发布时间:2018-06-29  【字号:      】

云南丽柱衣 王立松摄

横断山特有地衣——金丝带 王立松摄

  2018年初,千亿国际-qy98千亿国际-千亿国际 www.qy82.vip【官方授权】昆明植物研究所王立松课题组在真菌学主流期刊《真菌学》上发表文章,澄清了全球莲叶衣目下3个属的物种组成,及各属、种间的系统进化关系。研究组通过对亚洲和非洲担子地衣进行形态学、化学和分子系统学研究发现,中国之前报道的鸡油菌目多枝瑚属物种,其实应隶属于莲叶衣目中的丽烛衣属。

  此外,课题组还发现了双色丽烛衣和云南丽烛衣两个新种,其中王立松拍摄的新种“云南丽烛衣”的野外生境照片,被选作当期封面。橙黄色的美丽姿态,在泥土的衬托下显得格外动人。

  神奇的共生生物

  苔藓、藻类、真菌……这些名字远比“地衣”要来得熟悉。乍听之下,地衣似乎是地表微型生物的集合。但事实上,它却是完全不同的一个生物物种。

  从学术上来定义,地衣是藻菌共生体,是在漫长演化过程中形成的一类具有稳定遗传特征的微型生态系统。

  “共生”是什么概念呢?王立松向《中国科学报》记者解释说,把地衣体切开放在显微镜下看,能看到外环的绿色和内里的白色,其中绿色是藻类,白色是真菌,两者互惠互利、相互依赖共同生长。

  “真菌的孢子飞到世界上任何一个角落,它一旦看到了适合它的藻类,就会共生。藻类跟真菌说:‘你给我盖房子,你得保护我。’那么真菌就给它盖了房子,也保护了它。但是藻类也会跟真菌说:‘我给你做饭。’它通过光合作用提供氮素营养给真菌,互生关系就产生了。”

  在云南一些少数民族地区,结婚宴席上一定要用一种地衣——树花做菜,凉拌来吃。王立松询问原因,结果老乡回答说因为象征“伉俪永好”。这不禁让人觉得神奇:难道老百姓很早以前就知道地衣是共生生物吗?

  地衣的分布范围极为广阔。“从南极到北极,从高山到沙漠中心都有地衣分布,对极端干旱、高温(+60°C),以及极端寒冷(-196°C)都能生长。”王立松介绍说。

  地衣能够自养,因而具有很强的生存能力。王立松举例说,在一些极端环境里,比如干旱的沙漠地区,或者是高海拔地区,动物死去后骨骼甚至牙齿表面都会有地衣。“牙齿表面是珐琅质组成的,很没有营养,但是地衣可以生活得非常好。”

  地衣同时又对环境质量有着很高的要求,甚至可以看作是环境监测师。“观察你生活的周围,如果有地衣生长,说明你很幸运地生活在没有污染的环境中。”王立松解释说,“因为地衣对汽车尾气、酸雨,以及工业排放有毒气体十分敏感。在北京、上海、广州等城市中心是看不到地衣的。但是我们到野外,就可以看到树干上、树枝上、建筑物表面,甚至是玻璃表面,都是有地衣的。”

  先锋生物

  如果人类未来要移民外星球的话,那么地衣很可能是“先遣队”,王立松将地衣称为“先锋生物”。

  他解释说:“地衣在植物的演替过程中起到了很重要的作用,它们在生长过程中分泌的地衣酸可以把基物——比如石头的表面生物分化,产生最原始的土壤。之后一些孢子类的植物,比如苔藓、蕨类,就可以在很少的土壤里面生长。等它生长到一定的时间以后,会风积更多的土壤,这样参天大树就会重新生长,所以地衣是植被演替中的‘先锋生物’。”

  在1992年出版的美国科幻小说“火星三部曲”中的《红火星》中,就有将地衣首先移植到火星进行种植、改变火星表面大气环境的幻想。十多年后科学家的研究证实这或许并非只能想象。王立松介绍说,欧洲宇航局2005年曾将地衣带到太空进行抗逆实验,结果发现地衣能够承受外太空高强辐射和缺氧环境。“因此地衣极有可能成为改变外星球极端恶劣环境的先遣队。”

  在现实生活中,地衣发挥着自己的作用。“国宝”金丝猴在越冬的时候主要就靠地衣为生,甚至其迁徙路线都跟金丝猴所食的某些地衣物种分布息息相关。以地衣为食的还有驯鹿、麝鹿等,北极地区的鹿石蕊就是驯鹿吃的主要地衣物种。在人类生活中,我们所熟悉的用于测试酸碱度的石蕊试剂,其原料正是地衣。在欧洲,地衣还被应用于染料、香水中的定香剂等。

  遗憾的是,关于地衣,我们目前仍然知之甚少。“在中国,目前地衣有92%的物种不清。而高等植物或者是有花植物,92%的物种可能是清楚的。地衣刚好相反。”尽快摸清中国地衣家谱和资源分布,成为王立松心头最重要的事情。

  “相比于日本、美国等发达国家,中国的地衣研究仍存在较大空白。日本已知地衣物种数约1602种,韩国约788种,甚至印度约2303种。而据1991年统计,中国已知的地衣仅有1766种。现在已知的大概也只有三千多种。”

  人类拥抱自然,却往往忽略了地衣,这让王立松觉得分外遗憾。他说:“地衣悄悄改变地球表面的生态环境,但99%的地球人不认识它们,更很少注意到地衣存在的意义。研究者匮乏,我们更难发现其存在的重要价值。”

  更加紧迫的是,部分地衣物种正在消失。王立松在西藏南部拍到生长在云杉树冠的金丝带照片,物如其名,犹如金色丝带在风中飘扬。金丝带是中国横断山特有的地衣,仅有少数的中国地衣学家见过。王立松的这张照片也是该种的第一张生态照片。遗憾的是,当第二次造访这里时,云杉树已经倒地死亡,金丝带也不见踪迹。

  “有些物种已经消灭了,比如中华疱脐衣。到目前为止,中国还没有一个对地衣的红色名录和红皮书,我们也希望以后能做这方面的工作。”王立松说。

  “需要十个博士”

  从1981年至今,王立松从事地衣研究已有近四十个年头,发现超过50个地衣新种。他跑遍了西南超过78%的区域,俯下身去,用放大镜观察着各种神奇地衣。学生称王立松是“神算子”,指哪儿打哪儿,马上就能发现不足一厘米的地衣。询问个中诀窍,他回答说:“爬过5000米的山,走过戈壁大漠,你也会知道的。”

  今年55岁的王立松仍然是一把好身手,为了采集标本还会经常攀岩爬树,因为很多地衣物种只有在树冠上才能采集到。虽然一边抱怨着现在的年轻人不会爬树了,一边还是坚持危险的地方自己上,因为“学生是未来中国地衣研究的栋梁,可闪失不起”。

  能有更多的人来从事地衣研究,是王立松重要的心愿之一。17岁时他偶然结缘地衣研究,当时身边连能指导的老师都没有;一晃几十年下来,如今全国研究地衣的人不到50人,西南地区地衣研究包括他在内仅两个人。

  人员不足、经费短缺,要理清中国地衣家族的族谱,道阻且长。“中国的地衣研究需要10个博士,每个博士工作50年,才能基本澄清中国的地衣资源本底数据。”王立松作了这样的计算。

  然而,地衣博士以后在中国怕是无法攻读。“随着时间的流逝,老一辈地衣学家已经逐渐退出。即使有年轻人愿意加入地衣学家研究队伍,但中国目前已经没有地衣博士学位培养基地,也就是说,以后想学习地衣、获得地衣博士将到国外攻读学位。”王立松不无遗憾地说。




(责任编辑:侯茜)

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