李麗娟
生命起源于海洋,目前已知最早出現(xiàn)的生命是距今約35億年前的藍(lán)藻類和細(xì)菌類生物,那么,最早登陸陸地的肉眼可見的生物是什么呢?苔蘚?蕨類?不,答案是地衣。
科學(xué)家在距今約6億年前的黑色磷塊巖中發(fā)現(xiàn)了最古老地衣的化石,這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了在6億年前的海洋中,藍(lán)細(xì)菌與真菌已經(jīng)發(fā)展到了相互依存的共生關(guān)系。同時(shí)也預(yù)示著,遠(yuǎn)在苔蘚和蕨類登陸之前,地衣可能就已經(jīng)開始改造地表巖石圉,也就是說,地衣極有可能是最早到達(dá)陸地的先鋒物種。
地衣的前世今生
在1866年以前,地衣曾被認(rèn)為是像苔蘚那樣的自養(yǎng)植物。但事實(shí)上,在地衣的形態(tài)結(jié)構(gòu)中,有80%是共生菌,約20%是共生藻或藍(lán)細(xì)菌,因此地衣的外形完全是由身體里的共生菌決定的,更可憐的是地衣并沒有自己的名字,而是借用身體里的大佬——真菌的名字。
地衣沒有根、莖、葉的分工用于吸取營養(yǎng)物質(zhì),體內(nèi)又有兩個(gè)小伙伴“張著嘴要吃飯”,它們是怎樣存活下來的呢?原來,藻類通過光合作用能產(chǎn)生真菌生存所需要的營養(yǎng)物質(zhì),而真菌則從外界吸收水分和無機(jī)鹽來喂養(yǎng)藻細(xì)胞,二者相依為命,難舍難分。更神秘的是,每種地衣里的共生菌都是獨(dú)一無二的。它們?cè)谧匀唤鐭o法獨(dú)立存活,只出現(xiàn)在與藻類共生的狀態(tài)下或地衣體內(nèi)。
那么,是不是隨便拿來一個(gè)真菌和藻放到一起生長都可以形成地衣呢?答案是否定的。每種地衣都有它的嗜好——只有那些與特定的藻類經(jīng)過長期的生物演化、具有高度遺傳穩(wěn)定性的真菌才能與屬于“它的”藻類共生形成地衣。通常,一種共生茵只與一種特定的共生藻共同生活,但有時(shí)也有“一夫多妻”現(xiàn)象出現(xiàn),即一個(gè)地衣體中有多種藻類與多種真菌共生的現(xiàn)象。
地衣不會(huì)開花結(jié)果。那么它是怎樣傳宗接代的呢?
原來,地衣主要是通過產(chǎn)生真菌孢子(相當(dāng)于種子植物的種子)來繁衍后代,而真菌孢子形態(tài)多種多樣,是物種識(shí)別的重要依據(jù)之一。孢子成熟后。會(huì)離開地衣體散落到合適的環(huán)境中萌發(fā)形成菌絲,當(dāng)菌絲“俘獲”了適合于共生的藻時(shí)便形成了新的地衣體,但這種“俘獲”過程及機(jī)理神秘莫測,至今科學(xué)家們?nèi)栽谔剿髦?。此外,地衣還會(huì)通過小裂片、裂芽、粉芽等部分身體組織進(jìn)行無性繁殖,以保證物種能夠在各種環(huán)境下繁衍生息。
千姿百態(tài)的地衣
走進(jìn)大自然,仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn):像葉片那樣依附在石頭上或樹干上的為葉狀地衣,如肺衣(Lobaria)、牛皮葉(Sticta)等;緊密地貼生在石頭或者樹干上的是殼狀地衣,如地圖衣(Rhizocarpon)、金黃衣(Pleopsidium)等;此外還有枝狀地衣。如像短樹枝灑落一地的石蕊(Cladonia)、像女巫濃密的長發(fā)倒掛在樹上的松蘿(Usnea)等。
因?yàn)橐鹋c藻的密切合作,讓地衣產(chǎn)生出一些神奇物質(zhì)——蒽醌類、松蘿酸等化合物(化學(xué)物質(zhì)),它們使地衣的表面呈現(xiàn)出非常艷麗的顏色,仿佛是給地衣濃妝艷抹了一番,也給地球穿上了一件五彩斑斕的“外衣”。使之更加生機(jī)勃勃。在高海拔地區(qū),我們經(jīng)常見到紅色、橘紅色、黃色等色彩鮮艷的地衣。這是地衣為了避免紫外線傷害到身體里的藻類而形成的色素保護(hù)層。
地衣的作用
開疆拓土
菌與藻的共生過程中能產(chǎn)生地衣酸類化學(xué)物質(zhì),這些地衣酸使巖石表面受到生物風(fēng)化,從而制造出最原始的土壤。與此同時(shí),地衣通過風(fēng)塵積累,獲得一些其他植物生長所必需的礦物元素和營養(yǎng)物質(zhì),逐漸改變土壤環(huán)境,為其他高等植物的生長創(chuàng)造了最基本的生存條件。所以。地衣被譽(yù)為“陸地先鋒”“荒漠的拓荒者”。
監(jiān)測環(huán)境,推算年代
地衣的分布極為廣泛,從人煙稀少的南、北兩極到烈日炎炎的赤道中心,從冰雪覆蓋的高山到暴曬干涸的沙漠中心,都能夠發(fā)現(xiàn)地衣的蹤跡。但是,地衣對(duì)污染物極度敏感,所以在大氣污染的城市中心和大型工業(yè)區(qū),地衣幾乎絕跡,這些地方猶如“地衣荒漠”。因此,環(huán)境好不好,地衣會(huì)告訴你答案。
地衣生長極為緩慢,平均年生長量往往不到2厘米。在適宜條件下,如地圖衣(Rhizocarpon)等地衣的壽命長達(dá)數(shù)千年,因此,人們常利用其長壽的特點(diǎn)推算地震、斷層或冰川退縮等地質(zhì)事件發(fā)生的年代。
地衣與人
現(xiàn)代研究表明:地衣共生產(chǎn)生的主要成分為地衣多糖和地衣酸類化合物,為地衣所特有。其中,地衣多糖類物質(zhì)具有抗腫瘤、抗病毒等作用,地衣酸具有抗菌、抗氧化、抗輻射等作用。不僅如此,地衣還被廣泛用于日化香料、抗生素原料以及傳統(tǒng)衣物染料中。
民以食為天,人們當(dāng)然不會(huì)忘記嘗試地衣的味道。民間食用地衣主要有三種形式:一是用作菜蔬,如美味石耳(Umbilicaria esculenta)以及肺衣屬、貓耳衣屬(Leptogium)、樹花屬(Ramalina)中的多種地衣;二是傳統(tǒng)民族文化食用,如樹花是滇西少數(shù)民族結(jié)婚宴會(huì)必備的涼拌菜肴,有夫妻間相伴一生、不離不棄之意;三是用于補(bǔ)充糧食的不足,如川西地區(qū)百姓在20世紀(jì)50年代大量采食肺衣用于充饑。
不僅人類取食地衣,就連動(dòng)物也來分一杯羹。如長松蘿(Usnea Iongissima)和喜馬拉雅小孢發(fā)(Bryoria himalayana)是滇金絲猴主要的越冬食物,如果這些地衣消失,那必將導(dǎo)致這些明星動(dòng)物食物鏈斷裂,從而無法生存,可見地衣也是生物圈食物鏈中的重要環(huán)節(jié)。動(dòng)物們不僅采食地衣,在橫斷山地區(qū)還有小鳥用睫毛網(wǎng)裂梅衣(Rimelia cetrata)建造自己溫暖的小家。
不僅如此,某些地衣還對(duì)動(dòng)物起著性命攸關(guān)的作用。例如一些昆蟲偽裝成地衣的形態(tài)以欺騙捕食者,躲避天敵,這就是自然界長期演化出現(xiàn)的擬態(tài)現(xiàn)象。
地衣的困境
地衣生長極為緩慢,尚不能人工栽培,人類的采收無度,使得地衣成為極其脆弱的一類生物資源,某些種類的地衣甚至瀕臨絕跡。如分布在海拔3700-4200米的喜馬拉雅特有地衣紅雪茶以及中國北方分布的美味石耳,被民間大量采收,在部分原產(chǎn)地已經(jīng)很難見到;森林的砍伐和城市工業(yè)區(qū)逐漸擴(kuò)大,大氣污染嚴(yán)重,地衣生長環(huán)境被破壞,可以預(yù)見某些物種將遭受滅頂之災(zāi)。因此,合理保護(hù)地衣的自然資源是當(dāng)務(wù)之急,這對(duì)今后該資源的永續(xù)利用和生物多樣性的保護(hù)具有十分重要的意義。endprint