張永強(qiáng)" 正高級(jí)教師，湖南省十佳科技教師。科普中國(guó)2021年十大科普人物獎(jiǎng)獲得者，全國(guó)校園發(fā)明創(chuàng)意大賽、湖南省青少年科技創(chuàng)新大賽、湖南省創(chuàng)新編程與智能設(shè)計(jì)大賽、湖南省科學(xué)調(diào)查體驗(yàn)活動(dòng)評(píng)審專家組成員。

一次觀看有關(guān)“樹上長(zhǎng)樹”的視頻后，同學(xué)們對(duì)樹干上的苔蘚和蕨類植物十分感興趣。我校桄榔山上植被豐富，其中一些樹的樹皮粗糙、褶皺處附生著許多苔蘚，在一些附生苔蘚上還長(zhǎng)出了蕨類植物。

我對(duì)桄榔山上的附生苔蘚和附生蕨類植物進(jìn)行了大致統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)一些樹干上只有附生苔蘚沒(méi)有附生蕨類植物，而有附生蕨類植物的樹干上都有附生苔蘚，且多數(shù)蕨類植物長(zhǎng)在附生苔蘚植物上。這似乎印證了《高中生物學(xué)選擇性必修二 穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第二章第三節(jié)的內(nèi)容。

在生態(tài)系統(tǒng)中，樹干上的附生植物包括苔蘚和蕨類植物，它們對(duì)生物多樣性的維持和生態(tài)平衡發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在本研究中，我將探討桄榔山亞熱帶常綠闊葉林中，附生苔蘚和蕨類植物之間的相互作用及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。

一、調(diào)查樹干上附生苔蘚、蕨類的分布情況

分別在桄榔山北、南、東北、東南、西北、西南方位取6個(gè)樣本，隨機(jī)選取直徑大于20厘米的樹木作為調(diào)查對(duì)象。使用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)制作表格，記錄每棵樹樹干上附生苔蘚和蕨類植物的種類、數(shù)量和分布情況，并拍照留檔。

二、附生苔蘚植物的蓄水性對(duì)照實(shí)驗(yàn)

（一）實(shí)驗(yàn)假設(shè)

附生苔蘚的蓄水能力高于其宿主樹皮。

（二）實(shí)驗(yàn)步驟

1.從相同的樹上或環(huán)境中收集附生苔蘚和樹皮樣本，確保樣本大小相似。

2.在實(shí)驗(yàn)開始前，測(cè)量并記錄每個(gè)樣本的初始干重。

3.將每個(gè)樣本分別浸入蒸餾水中，直到它們吸水至完全飽和。從水中取出樣本，輕輕抖掉多余的水分，但不要擠壓樣本。測(cè)量并記錄每個(gè)樣本浸水后的濕重。計(jì)算蓄水率。

4.確保每個(gè)附生苔蘚樣本都有一個(gè)來(lái)自相同樹木的樹皮樣本作為對(duì)照。記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

對(duì)所有樣本的蓄水率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，比較附生苔蘚和樹皮的平均蓄水率，看是否有顯著差異。為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次。

三、附生苔蘚植物的保水性對(duì)照實(shí)驗(yàn)

（一）實(shí)驗(yàn)假設(shè)

附生苔蘚的保水能力高于其宿主樹皮。

（二）實(shí)驗(yàn)步驟

1.從同一棵樹上收集苔蘚和樹皮樣本，確保樣本的大小和厚度盡可能一致。

2.測(cè)量每個(gè)樣本的初始干重，并記錄數(shù)據(jù)。

3.用噴霧瓶將所有樣本均勻噴濕直到飽和，測(cè)量并記錄每個(gè)樣本的濕重。

4.將飽和樣本放在無(wú)蓋培養(yǎng)皿中，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下暴露一定時(shí)間。模擬自然環(huán)境，保持實(shí)驗(yàn)室的溫度和濕度在一定范圍。經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間后，再次測(cè)量每個(gè)樣本的質(zhì)量。計(jì)算每個(gè)樣本的保水量和保水率。對(duì)苔蘚和樹皮的保水量和保水率進(jìn)行對(duì)比分析。

為確保結(jié)果的可靠性和統(tǒng)計(jì)顯著性，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次。

四、檢測(cè)苔蘚中積累土壤的肥力

采集附生苔蘚，觀察苔蘚結(jié)構(gòu)中是否積累了泥土。收集樹干下的土壤、苔蘚中積累的土壤樣本，委托湘南學(xué)院生命科學(xué)院生物實(shí)驗(yàn)室分析土壤的肥力。

五、結(jié)果與分析

（一）附生苔蘚和附生蕨類植物的分布模式

結(jié)果顯示，光滑樹干的附生苔蘚占比只有5.06%，附生蕨類比例為0；粗糙樹干的附生苔蘚占比67.76%。這說(shuō)明，粗糙的樹干更適合附生苔蘚的生長(zhǎng)。

在6個(gè)樣本中，38.37%的粗糙樹干上只有附生苔蘚，沒(méi)有附生蕨類植物，而所有附生蕨類植物的樹干上都有附生苔蘚。此外，苔蘚和蕨類位置重疊數(shù)占全部蕨類數(shù)的100%。

調(diào)查中觀察蕨類植物的生境，發(fā)現(xiàn)蕨類植物都生長(zhǎng)在附生苔蘚之中。對(duì)附生苔蘚和蕨類進(jìn)行采樣分析發(fā)現(xiàn)，蕨類植物的根狀莖和根與苔蘚植物緊密結(jié)合在一起。

這一分布模式表明，粗糙樹干上的附生苔蘚為蕨類植物提供了生長(zhǎng)基質(zhì)，苔蘚可能為蕨類植物的附生和生長(zhǎng)提供了水分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等。

在調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)了苔蘚植物和蕨類植物的種類——細(xì)葉小羽蘚、槲蕨。

（二）附生苔蘚植物的蓄水性

苔蘚樣本的平均蓄水率為700.0%，遠(yuǎn)高于樹皮樣本的平均蓄水率80.0%。這意味著，苔蘚植物能吸收并保持是自身干重近七倍的水分，而樹皮的蓄水能力僅為其干重的80.0%左右。

（三）附生苔蘚植物的保水性

苔蘚樣本24小時(shí)的平均保水率為58.13%，而樹皮樣本的平均保水率為14.03%。這表明，苔蘚在自然環(huán)境中可有效減緩水分蒸發(fā)，為附生蕨類植物的生長(zhǎng)提供穩(wěn)定的水分來(lái)源。

（四）苔蘚的土壤積累能力、附著土壤肥力

通過(guò)調(diào)查附生苔蘚植物的土壤，我發(fā)現(xiàn)苔蘚能在其結(jié)構(gòu)中積累細(xì)小顆粒狀的泥土。這一特性可能有助于蕨類植物的孢子在苔蘚上萌發(fā)和生長(zhǎng)。

土壤的肥力分析結(jié)果顯示，附生苔蘚積累的土壤與樹干下土壤的肥力相當(dāng)，附生苔蘚可為蕨類植物的生長(zhǎng)提供養(yǎng)分。

六、結(jié)論

通過(guò)實(shí)地調(diào)查和實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，桄榔山上的附生苔蘚先于蕨類植物形成在樹干上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步表明，附生苔蘚具有較強(qiáng)的保水蓄水能力，并能積累泥土。這些特性促進(jìn)了蕨類植物的附生和生長(zhǎng)。

這些發(fā)現(xiàn)與高中生物教科書中關(guān)于群落演替的描述吻合，即在一個(gè)生態(tài)序列中，苔蘚植物通常是先鋒物種，它們的出現(xiàn)為后續(xù)植物的生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件。

本研究結(jié)果對(duì)理解森林生態(tài)系統(tǒng)中的植物間相互作用和群落演替過(guò)程具有一定意義，為校園內(nèi)的生態(tài)教育提供了實(shí)際案例。

七、今后的研究方向

（一）研究不同類型的附生植物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和生物多樣性的影響，尤其是在人類活動(dòng)頻繁的地區(qū)進(jìn)行比較研究，為生物多樣性保護(hù)提供更多的科學(xué)依據(jù)。

（二）深入探討附生苔蘚與其他植物之間的相互作用機(jī)制，包括植物間的共生關(guān)系、資源競(jìng)爭(zhēng)和共存策略等，探索更多植物間相互作用的生態(tài)學(xué)原理。

（三）通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和實(shí)驗(yàn)研究，評(píng)估附生植物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的影響，為生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)管理和保護(hù)提供更具體的數(shù)據(jù)支持。

（四）探究附生植物在生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用潛力，尤其是在退化生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)和重建中，附生植物在改善土壤質(zhì)量、促進(jìn)植被恢復(fù)等方面的作用。（指導(dǎo)老師：白平強(qiáng)" " 蔣旺平" "王平強(qiáng)）

專家點(diǎn)評(píng)

作者從自己的校園出發(fā)，研究了附生在樹干上的苔蘚和蕨類植物的關(guān)系。文章涵蓋了野外調(diào)查、實(shí)驗(yàn)分析等多個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)附生苔蘚和蕨類植物的分布、生長(zhǎng)特性、保水蓄水能力以及土壤肥力等進(jìn)行了深入研究。原文中提供了實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為分析提供了數(shù)據(jù)支持，增強(qiáng)了研究的可信度。文章探討了苔蘚和蕨類植物之間的相互作用和生態(tài)關(guān)系，為理解這一生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行提供了新的視角。從研究區(qū)域、研究方法到結(jié)果分析，再到討論和結(jié)論，各部分內(nèi)容之間邏輯嚴(yán)密，條理清晰，易于理解。

文章提到檢測(cè)苔蘚中積累的土壤的肥力，但并未給出具體的肥力分析結(jié)果，這部分內(nèi)容略顯單薄。建議在擴(kuò)展討論部分，深入探討這一現(xiàn)象對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和整體環(huán)境的影響、對(duì)氣候變化等外部因素的響應(yīng)等。

（欄目編輯" 秦銀銀）