奇妙的地衣

2018-01-15 10:55李丽娟
知识就是力量 2017年12期
关键词:藻类共生真菌

李丽娟

生命起源于海洋,目前已知最早出现的生命是距今约35亿年前的蓝藻类和细菌类生物,那么,最早登陆陆地的肉眼可见的生物是什么呢?苔藓?蕨类?不,答案是地衣。

科学家在距今约6亿年前的黑色磷块岩中发现了最古老地衣的化石,这一发现证实了在6亿年前的海洋中,蓝细菌与真菌已经发展到了相互依存的共生关系。同时也预示着,远在苔藓和蕨类登陆之前,地衣可能就已经开始改造地表岩石圉,也就是说,地衣极有可能是最早到达陆地的先锋物种。

地衣的前世今生

在1866年以前,地衣曾被认为是像苔藓那样的自养植物。但事实上,在地衣的形态结构中,有80%是共生菌,约20%是共生藻或蓝细菌,因此地衣的外形完全是由身体里的共生菌决定的,更可怜的是地衣并没有自己的名字,而是借用身体里的大佬——真菌的名字。

地衣没有根、茎、叶的分工用于吸取营养物质,体内又有两个小伙伴“张着嘴要吃饭”,它们是怎样存活下来的呢?原来,藻类通过光合作用能产生真菌生存所需要的营养物质,而真菌则从外界吸收水分和无机盐来喂养藻细胞,二者相依为命,难舍难分。更神秘的是,每种地衣里的共生菌都是独一无二的。它们在自然界无法独立存活,只出现在与藻类共生的状态下或地衣体内。

那么,是不是随便拿来一个真菌和藻放到一起生长都可以形成地衣呢?答案是否定的。每种地衣都有它的嗜好——只有那些与特定的藻类经过长期的生物演化、具有高度遗传稳定性的真菌才能与属于“它的”藻类共生形成地衣。通常,一种共生茵只与一种特定的共生藻共同生活,但有时也有“一夫多妻”现象出现,即一个地衣体中有多种藻类与多种真菌共生的现象。

地衣不会开花结果。那么它是怎样传宗接代的呢?

原来,地衣主要是通过产生真菌孢子(相当于种子植物的种子)来繁衍后代,而真菌孢子形态多种多样,是物种识别的重要依据之一。孢子成熟后。会离开地衣体散落到合适的环境中萌发形成菌丝,当菌丝“俘获”了适合于共生的藻时便形成了新的地衣体,但这种“俘获”过程及机理神秘莫测,至今科学家们仍在探索中。此外,地衣还会通过小裂片、裂芽、粉芽等部分身体组织进行无性繁殖,以保证物种能够在各种环境下繁衍生息。

千姿百态的地衣

走进大自然,仔细观察可以发现:像叶片那样依附在石头上或树干上的为叶状地衣,如肺衣(Lobaria)、牛皮叶(Sticta)等;紧密地贴生在石头或者树干上的是壳状地衣,如地图衣(Rhizocarpon)、金黄衣(Pleopsidium)等;此外还有枝状地衣。如像短树枝洒落一地的石蕊(Cladonia)、像女巫浓密的长发倒挂在树上的松萝(Usnea)等。

因为茵与藻的密切合作,让地衣产生出一些神奇物质——蒽醌类、松萝酸等化合物(化学物质),它们使地衣的表面呈现出非常艳丽的颜色,仿佛是给地衣浓妆艳抹了一番,也给地球穿上了一件五彩斑斓的“外衣”。使之更加生机勃勃。在高海拔地区,我们经常见到红色、橘红色、黄色等色彩鲜艳的地衣。这是地衣为了避免紫外线伤害到身体里的藻类而形成的色素保护层。

地衣的作用

开疆拓土

菌与藻的共生过程中能产生地衣酸类化学物质,这些地衣酸使岩石表面受到生物风化,从而制造出最原始的土壤。与此同时,地衣通过风尘积累,获得一些其他植物生长所必需的矿物元素和营养物质,逐渐改变土壤环境,为其他高等植物的生长创造了最基本的生存条件。所以。地衣被誉为“陆地先锋”“荒漠的拓荒者”。

监测环境,推算年代

地衣的分布极为广泛,从人烟稀少的南、北两极到烈日炎炎的赤道中心,从冰雪覆盖的高山到暴晒干涸的沙漠中心,都能够发现地衣的踪迹。但是,地衣对污染物极度敏感,所以在大气污染的城市中心和大型工业区,地衣几乎绝迹,这些地方犹如“地衣荒漠”。因此,环境好不好,地衣会告诉你答案。

地衣生长极为缓慢,平均年生长量往往不到2厘米。在适宜条件下,如地图衣(Rhizocarpon)等地衣的寿命长达数千年,因此,人们常利用其长寿的特点推算地震、断层或冰川退缩等地质事件发生的年代。

地衣与人

现代研究表明:地衣共生产生的主要成分为地衣多糖和地衣酸类化合物,为地衣所特有。其中,地衣多糖类物质具有抗肿瘤、抗病毒等作用,地衣酸具有抗菌、抗氧化、抗辐射等作用。不仅如此,地衣还被广泛用于日化香料、抗生素原料以及传统衣物染料中。

民以食为天,人们当然不会忘记尝试地衣的味道。民间食用地衣主要有三种形式:一是用作菜蔬,如美味石耳(Umbilicaria esculenta)以及肺衣属、猫耳衣属(Leptogium)、树花属(Ramalina)中的多种地衣;二是传统民族文化食用,如树花是滇西少数民族结婚宴会必备的凉拌菜肴,有夫妻间相伴一生、不离不弃之意;三是用于补充粮食的不足,如川西地区百姓在20世纪50年代大量采食肺衣用于充饥。

不仅人类取食地衣,就连动物也来分一杯羹。如长松萝(Usnea Iongissima)和喜马拉雅小孢发(Bryoria himalayana)是滇金丝猴主要的越冬食物,如果这些地衣消失,那必将导致这些明星动物食物链断裂,从而无法生存,可见地衣也是生物圈食物链中的重要环节。动物们不仅采食地衣,在横斷山地区还有小鸟用睫毛网裂梅衣(Rimelia cetrata)建造自己温暖的小家。

不仅如此,某些地衣还对动物起着性命攸关的作用。例如一些昆虫伪装成地衣的形态以欺骗捕食者,躲避天敌,这就是自然界长期演化出现的拟态现象。

地衣的困境

地衣生长极为缓慢,尚不能人工栽培,人类的采收无度,使得地衣成为极其脆弱的一类生物资源,某些种类的地衣甚至濒临绝迹。如分布在海拔3700-4200米的喜马拉雅特有地衣红雪茶以及中国北方分布的美味石耳,被民间大量采收,在部分原产地已经很难见到;森林的砍伐和城市工业区逐渐扩大,大气污染严重,地衣生长环境被破坏,可以预见某些物种将遭受灭顶之灾。因此,合理保护地衣的自然资源是当务之急,这对今后该资源的永续利用和生物多样性的保护具有十分重要的意义。endprint

猜你喜欢
藻类共生真菌
藻类水华控制技术及应用
细菌和藻类先移民火星
人与熊猫 和谐共生
高等大型真菌与人类
共生
优生共生圈培养模式探索
优生共生圈培养模式探索
吃蔬菜有个“321模式” 三两叶菜类,二两其他类,一两菌藻类
真菌造房子
浮游藻类在水体PAHs富集与降解中的研究