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作為植物演替中的「先鋒植物」,地衣居然有著如此之多的重要作用……

2024-01-23辟謠
在麗江和香格裏拉等地區,大部份地衣都被當作蔬菜食用。而如果受傷之後沒有足夠的消炎藥,就會用松蘿進行包紮。實際上,地衣有著非常重要的生態學意義,我們甚至可以透過地衣的直徑,來獲得有關地震斷層年代的資訊…
出品:格致論道講壇
以下內容為中國科學院昆明植物研究所研究員王立松演講實錄:
大家可能對「青苔」比較熟悉。它包含了很多的生物物種,包括真菌、地衣、苔蘚、藻類等等。我研究的主要是地衣。
地衣到底是什麽?假如我們把地衣體切開,放在顯微鏡下看——綠色的是藻類,白色的是真菌。
打個比方,把白色作為男生,綠色作為女生,這就不是我們所看到的真菌或藻類,它是可以共生的。這裏要強調,一定是共生藻或者共生菌,也就是它的特異化。
共生的地衣
在這種情況下,真菌的孢子飛到世界上任何一個角落,它一旦看到了適合它的「女生」,它就會產生共生。
這時候,藻類就會跟真菌說:「你給我蓋房子,你得保護我。」那麽真菌就給他蓋了房子,也保護了它。但是藻類也會跟真菌說:「我給你做飯。」這就是光合作用提供氮素營養給真菌,互生關系就產生了。
我們在哪裏可以看到地衣呢?在北京、上海、廣州是看不到地衣的。但是我們到野外,就可以看到樹幹上、樹枝上、建築物表面,甚至是玻璃表面,都是有地衣的。
在一些特殊的環境裏,比如說在幹旱的沙漠地區,或者是一些高海拔地區,我們可以看到一些動物死去了以後,骨骼深面也長滿了地衣,甚至牙齒表面都會有地衣的出現。牙齒是琺瑯質組成的,雖然很沒有營養,但是地衣可以頑強地自營,生活得非常好。
在雲南一些少數民族地區,結婚宴席上總會有一道特殊的菜,是用樹花做成的。樹花是一種地衣,用來涼拌著吃。
我們問當地老鄉,你們為什麽每一次結婚的婚宴上都有這麽一個菜呢?他們說這象征伉儷的永久和好。還有一種可能,是不是老百姓很早以前就有祖傳的認識——地衣是共生的關系呢?
植物演替中的「先鋒生物」
我們到麗江、香格裏拉等這些地區,都能看到大部份的地衣是作為蔬菜食用的。
▲ 第一次大戰期間歐洲戰場使用松蘿消炎
在一次大戰中,沒有足夠的消炎藥,受傷後就用松蘿進行包紮,因為它有消炎的作用。
▲ 雲南肺衣
Lobaria yunnanensis Yoshim.
像雲南肺衣,早期50年代的困難時期,當地人用這種地衣來充饑的,但現在作為旅遊食品已隨處可見。
▲ 瘦柄石蕊
Cladonia macilenta Hoffm.
這種地衣是石蕊試劑的原料之一。
地衣在動物的食物鏈裏十分關鍵。我們都知道金絲猴,但是鮮有人知道地衣。因為冬季既無果實,也無嫩葉,所以金絲猴在越冬時,主要是靠吃地衣維持生命。所以有些地衣物種的分布範圍與金絲猴的遷徙路線密切相關。
▲ 鹿石蕊
Cladonia rangiferina (L.) F. H. Wigg.
還有一些地衣,像北極地區的鹿石蕊,是馴鹿進食的主要地衣物種。
實際上地衣的生態學意義非常重要,尤其是在極端環境。海拔4500-6000公尺的高山上,我們如果順著山脊往上爬,已很難看到其他植物在此生長,但爬到懸崖絕壁上,卻可以看到五彩斑斕的地衣,在這裏長得非常好。
▲ 上:地圖衣 Rhizocarpon geographicum
中:麗石黃衣Xanthoria elegans
下:紅臍鱗 Rhizoplaca chrysoleuca
比如地圖衣是生長在南極到北極、喜馬拉雅地區,它每年的生長率不超過1個公釐。因此,如果我們不知道地震的斷層年代,我們可以測量在斷層以後生長的地衣的直徑來獲得有關斷裂的資訊。
在冰川退縮之後,地衣是首先登陸巖石表面、肉眼可見的生物。為什麽在巖石表面形成的地衣世界是五彩斑斕的?因為藻菌共生後會產生地衣特有的縮酚酸類化合物,而這些化合物有色素,能夠抵禦紫外線的強放射線。
同樣在幹旱和極端高溫的環境裏,比如沙漠中心,也能看到一些地衣。這些地衣在沙漠的表面形成結皮,就是我們俗稱的「地衣地毯」。它可以改變沙漠的遊動環境,為其他生物登陸創造一個最基本的條件。
▲ 紅鱗網衣
Psora decipiens (Hedwig) Hoffm.
我們在采集時發現這樣的地衣很燙手,但當時也沒註意,結果到了晚上,凡是沒有戴眼鏡的人眼睛都非常疼。因為太陽光照射到積物後,積物反射的熱量把采集人員的眼睛烤得都很難受,戴了眼鏡的人就會相對好一些。
地衣還在植物的演替過程中起到了很重要的作用。地衣生長的過程中分泌的地衣酸可把其基物,比如石頭表面生物分化掉。這使一些孢子類別的植物,比如苔蘚、蕨類就可以在很少的土壤裏生長。
等它們生長到一定的時間後能風積更多的土壤,這樣蒼天大樹就會重新生長,這就是植物演替中的「先鋒生物」。
地衣也是一個最佳的生物監測材料。左邊的照片是2006年我在昆明植物園拍的,昆明植物館距離市中心只有十公裏。等我2016年拍的時候,同樣一棵樹,同樣的地點,隨著城市的擴大,地衣已經消失殆盡了。
▲ 左:2006年
右:2016年
原因很簡單,盡管地衣的生物適應力很強,但是它對環境的要求是非常敏感的。為什麽我們在北京看不到地衣?因為有霧霾或者其他的一些汽車尾氣。地衣生長得很慢,而一旦被破壞了就很難修復。
尊重每一份標本
我們的研究工作主要是野外采集、看顯微鏡、做DNA。我一個加拿大的朋友跟我說:「你做的工作是全世界最好的工作。你可以跑到世界上任何一個有地衣的地方;你可以采集標本後,在顯微鏡下跟不同的生物物種對話;可以找到這些物種的歸宿,探索它的起源。」
但是我們的采集工作也很辛苦。有一次在麗江玉龍雪山的螞蟥壩,工作後,我們拿著饅頭、馬鈴薯開始吃飯,等我們吃到一半的時候,所有的人都震驚了——螞蟥爬到了我們身上,耳朵、臉上到處都是螞蟥,手都抓不下去,只能拿刀子刮下去。
等我們回來後,發現滿身都是螞蟥咬的印子,螞蟥咬了後會流血不止,所以衣服上都是血。我經常跟我的學生說:「尊重我們的每一份標本,就是尊重我,因為這是我們用鮮血和生命換來的。」實際上在采集的過程中,我們有很多的一些敬業者,有犧牲的,也有受傷的。
地衣的多樣性,無論是在高山還是沙漠中心,都顯示出了它的獨特。它們都很小,我們必須要彎腰去看,或者手持放大鏡去看。
把地衣這些小的植物、生物包括進去,才能叫作生物多樣性。地衣也是一類重要的生物資源,比如地衣可做香水的定香劑,還可作藥用、染料等等。
現在有90%以上的人根本就不認識地衣,從南極到北極、到赤道、到高山都有地衣的分布,只不過是我們不認識。全世界大概有兩萬種地衣,中國已知的有三千種地衣,我采集的標本大概有5萬多個。
▲ 【人民畫報】1982年7月
這是80年代對國際開放的中國的一個很有名的雜誌,叫【人民畫報】。
1981年的時候,我剛進到植物所工作。單位派我參加了中國科學院橫斷山綜合考察隊,我當時17歲,考察隊大概就兩三百人,我是最小的一個。
那時候我們采集了大量的標本,結果在這些標本中,真菌有人在做,苔蘚也有人在做。但是其中有一部份標本,我們采回來後發現沒有人研究它們,去問老師,才知道整個西南地區都沒有人做。
我們只能把這些標本打包放在箱子裏,積累多了就是相當大的麻煩。因為既不能把它們處理扔掉,也不能進行科學鑒定。當時我就說我來做這個工作,從那時我就跟地衣結緣,一直到現在都還在研究地衣。
一般來說,地衣長在石頭上,不是輕易就可以取下來的,有時候我們要把石頭敲下來,帶回到實驗室。我也跟我的學生說,你們要讀這個研究生,就要學會爬樹。但是到目前為止,每次去都還是我在爬樹,因為他們爬不上去。
▲ 雲南麗柱衣 (發現新種)
Sulzbacheromyces yunnanensis D. Liu, LiS. Wang & Goffinet
在我們的工作中,我們也會發現一些新物種,比如像照片中的地衣物種,是在熱帶地區剛剛發表的新物種。
▲ 石耳新種(待發表)
Umbilicaria sp. , sp. nov
還有一些新物,比如上圖的物種,只在局部的某個山頭上發現。我們就推測,這可能是找到了避風港而保護下來的一個新物種,還在這麽一個很小的環境裏,只產生了一個獨立形成的繁衍過程?這些都是科學上有待於去解決的問題。
▲ 金絲帶(中國橫斷山特有種)
Lethariella zahlbruckneri (Du Rietz) Krog
這張照片是中國的特有種,叫金絲帶,只在中國橫斷山地區分布。
大家會問,這麽漂亮的地衣,為什麽不好好拍一些細節給我們看看呢?因為過了兩年,我再去的時候這個樹已經倒了,照片也成了文物。
▲ 頂杯衣
Acroscyphus sphaerophoroides Leveille
這個地衣是在北美和日本都有分布的,但早在十多年前北美和日本都宣布這個物種已經消失了。但是在中國喜馬拉雅地區還有這個物種的出現,所以我們希望把這些物種作為瀕危物種保護起來。
▲ 中華皰臍衣
Lasallia mayebarae (M.Sato) Asahina
而有些物種已經消滅了,比如中華皰臍衣。它並沒有那麽好看,原來的分布記錄只在台灣阿裏山和雲南的麗江玉龍雪山。我2005年去的時候,拍到這個照片,也采集了這份標本,從那以後這個標本就消失在所有研究者的眼裏。
到目前為止,中國還沒有一個對地衣的紅色名錄和紅皮書,我們也希望以後能做這方面的工作。
▲ 紅雪茶(喜馬拉雅地區特有種)
Lethariellia cladonioides
另外一個方面,地衣會受到人為的幹擾。比如上圖的地衣,它是喜馬拉雅、印度、尼泊爾地區的特有種。
▲ 左:民間藥用
右:藏香原料
但是這個物種在中國被大量采集,用來做藥,也做藏香的原料。
這個物種的海拔分布只在3700-4500公尺之間,是一個非常狹小的分布帶,但是它被無序地采摘,目前滇西北已經很難到這個物種了。更關鍵的是,這個物種到底歸屬在哪個科、目、門,我們還不太清楚。也就是說,有一些地衣,在我們還沒有認識之前,它可能就消失了。
我們目前要做的工作是什麽呢?在中國,目前地衣有92%的物種不清。高等植物或者是有花植物,92%的物種可能是清楚的,地衣是剛好相反的。我們的首要問題是要認清地衣的家譜和資源的分布。
▲ 高山殼狀地衣群落
海拔 4700m
同時,我們也關註另外一些問題,比如藻菌共生。地衣生長得非常慢,它的自身代謝產物可以做藥、香料。如果我們長期依賴於自然資源,這會是一個極大的破壞。如果我們搞清楚藻菌共生的關系,找到發酵培養的方式,獲得這些有效成分,就會減少對自然資源的依賴。
火星先遣隊
偉大的科學家霍金曾預言過,人類在不久的將來即將離開地球。現在我們還沒有發現一個像地球這樣的藍色星球,中國不久也要嘗試去火星考察,還有月亮,一個非常冷酷的星球,它的表面是極端的缺氧,還有高放射線等等。
怎樣去那些地方定居呢?最簡單、最直觀的想法是做一個玻璃罩子,在裏面住十天可以,一個月可以,一年也可以。但是讓人在那兒永遠地繁衍下去,這讓人難以想象。所以,我們需要改造這個星球的表面環境,可能地衣就是一個先遣隊。
▲ 芬蘭 「Lichen Garden」
現在有些已開發國家在做地衣園,比如芬蘭,這是很好的宣傳,也是很好的警示。但到目前為止,中國還沒有一個地衣園,我們正籌建。
這是全世界搞地衣的所有人馬。第一張照片是2016年在芬蘭開會的時候拍攝的,大概有200人,也就是每個國家分一個人,其實不多。下面的照片是我們在昆明主辦的地衣研討會,總共50個人。
我們研究的人員也是寥寥無幾,西南地區只有7個人,現在我們還在堅守。所以我們更希望,更多的年輕人能夠加入到我們這個行列裏。照片上的字是一個著名的植物學畫家送給我的,「地衣有緣,人亦有緣,與地衣為伍者,幸也。」
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