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苔蘚:偉大的「拓荒者」


- 2018年3月21日13時53分
- 科學文摘 / 四川科普

四川科普

苔蘚:偉大的「拓荒者」圖片

苔蘚:偉大的「拓荒者」圖片

①西藏大帽蘚:見於海拔4000米以上的高山草甸,較稀有。


苔蘚:偉大的「拓荒者」圖片

②擬短月蘚:被認定絕滅,但重新在西藏亞東發現的珍稀蘚類。

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③某種泥炭蘚:吸水能力超強,是最重要的水土保持植物之一,也是高端花木的培養基質,受到商業性開發的威脅。

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④西藏察隅針葉林下的苔蘚群落,覆蓋度極高。


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⑤卷邊紫萼蘚:聚生在一起,葉具長的白毛尖,適應高海拔地區強日照、低溫、大風的環境。夏末秋初也常產生孢子體(圖中黃綠色橄欖球狀體),起到繁衍後代的作用。

有一種極為不起眼的植物,它個頭矮小,結構簡單,沒有真正的根和維管束,不開花,也沒有種子,只以孢子繁殖,但它對整個生態系統的作用卻舉足輕重。

它見證了從海洋到陸地,植物演化階梯上很不可思議的一段路程。正是有了這個階段,陸地生命才有了日益繁盛的基礎。

它是苔蘚植物,那個年代最偉大的「拓荒者」。

從海洋走上陸地

早期的植物和其他生命體一樣,都必須依賴海洋存在。到了4億多年前,從某種藻類演化而來的苔蘚成為了第一批登上陸地的生命。它們終於可以結束居無定所、隨波逐流的生活,在它們最喜歡的環境中定居下來,儘管那時的陸地環境一點也不美好。

在那原始的不毛之地,以及後來數次生物滅絕的環境中,苔蘚不但自己存活了下來,還把貧瘠的岩石和土壤轉變成適合其他植物種子萌發和生長的環境。可以這麼說,沒有苔蘚植物,就沒有蕨類、顯花植物,也不會有日後如此豐富多彩的陸地生命世界。

直到現在都是如此,苔蘚植物總是能在一些很貧瘠的地方最先立足下來,然後獨自等待更高級的物種出現。有人說,苔蘚植物是最低級的高等植物,不過,科學家還是最喜歡把它稱為真正的先鋒植物。

如今,它在全世界範圍內的種類達到了20000多種,多樣性僅次於顯花植物。苔蘚植物分布範圍也極廣,在大多數生境中都能看到它們的身影,從熱帶、溫帶到寒帶。它最喜歡的環境是有一定海拔高度的、潮濕陰暗的地方。

也許是經歷過環境極為惡劣的年代,苔蘚植物的生命力可以超出人們的想像,可以在寒冷和缺水的高環境壓力下存活。2014年,英國南極調查局和雷丁大學的科學家對南極永凍層採集到的一部分苔蘚泥炭核樣本進行了解凍,就在一個多月後,這些苔蘚居然奇蹟般的復甦,開始發芽、生長。最關鍵的是,科學家測定發現,這些苔蘚已經沉睡了1500多年!

因此,在地球第三極——青藏高原,即便生存條件非常極端,苔蘚植物也依舊充滿了活力。在中國,苔蘚植物的種類有3000多種,占全世界種類約17%。而在青藏高原地區,根據中國老一代苔蘚植物學家在1980 年初出版的《西藏苔蘚植物志》記錄,當時共計754 種。

中科院仙湖植物園研究員張力從2009年開始,不斷前往青藏高原地區,調查苔蘚植物的分布和生存狀況。他說,早期由於受到條件限制,調查、研究很難做到全面,如果加上這些年新發現的種類,預計青藏高原地區的苔蘚植物可以達到1000種左右。

根據這些年的考察發現,在低海拔地區,比如樟木、亞東、墨脫、察隅1500米以下的地方,有類似於雨林的植被地區,苔蘚較為豐富。隨著海拔上升,植被也從雨林逐步變化為常綠闊葉林、落葉闊葉混交林、針闊混交林、針葉林、高山草甸、流石灘等,苔蘚的種類也跟著發生變化。

青藏高原的珍稀種

20世紀,苔蘚界曾經發生過一個重大事件,那就是發現「藻苔」。這種苔蘚植物擁有現代苔蘚植物「活化石」之稱,而它最有趣的地方就在於,距離採集到它的標本超過一個多世紀了,但我們仍不知道它到底屬於苔類還是蘚類。

迄今為止,藻苔屬植物僅存在兩個種:藻苔和角葉藻苔。科學家在日本北部山區、加拿大臨近北極地區都曾找到過藻苔,而在中國,直到上世紀80年代以後,它們才在西藏波密縣、察隅縣、嘎瓦龍冰川地區、雲南西北部德欽縣梅里雪山出現。由於它對生境要求很嚴苛,藻苔在中國的分布十分有限。

起初,科學家認為,藻苔屬配子體的外部特徵很接近於苔類,形態與原始的裸蒴苔目也很相似,因此,它被歸為了最原始的苔類植物。後來,藻苔被發現存在孢蒴,屬於蘚類所擁有的特徵,於是,它又成為了最原始的蘚類。

現在科學家認為,從形態學上藻苔兼具苔和蘚的性狀,不能依此來判斷它的分類學地位,即便有了先進的分子生物學技術,還是無法將它歸類,因為它兼有苔類和蘚類的遺傳和代謝特徵。藻苔之謎還有待解開。


另一個驚喜出現在2012年夏天。張力在西藏亞東縣考察,在4000多米的海拔高度上,物種的多樣性程度顯然已經比較低了,但他突然發現了一簇顏色很鮮艷又非常矮小的苔蘚。張力仔細觀察,調動記憶中可識別的苔蘚種類,確定自己從來沒有見過它們。於是,這種苔蘚的標本被帶回實驗室作進一步的研究。通過形態學上的比對,他發現這份標本竟然很像已經滅絕了的擬短月蘚。

擬短月蘚是中國的特有種,它的標本最早是100多年前一位奧地利植物學家從雲南麗江採集到的。可惜的是,在20世紀初,當科學家終於弄清楚了它的分類學地位,它便從此消失不見了!

張力也曾到雲南麗江一帶尋找過擬短月蘚,始終沒有結果。2010年,在《中國高等植物紅色名錄》中,該物種被宣布絕滅。

後來,在美國國家標本館的幫助下,他收到了那份一百年前保留下來的擬短月蘚標本,終於可以確認它「復活」的事實了。

除此之外,張力在青藏高原還找到過兜葉小黃蘚、樹發蘚、西藏大帽蘚等珍稀物種。但也有一些物種,比如上世紀70年代在仲巴和革吉縣超過5500米高山草甸被發現的綿毛真蘚,至今也沒人再見到過。「對於大多數喜歡群居的苔蘚來說,雖然它們個頭很小,但生物量比較大,科學家還能比較容易地發現它們。可那些珍稀物種,往往分布的生境非常狹小,想要找到它們不得不依靠運氣。」

被邊緣化的苔蘚

苔蘚植物常常因為矮小的身材被人視而不見,在國內的物種保護地位上也始終沒有自己的一席之地。

讓張力感到遺憾的是,2010年啟動的由中國科研人員牽頭、多國科研人員共同參與的《泛喜馬拉雅植物志》編研項目里沒有包含苔蘚植物,今年8月啟動的第二次青藏高原綜合科考,它也暫時未被列入其中。「直到目前,國內對於苔蘚植物的物種普查和研究還很粗糙,缺乏準確的基礎數據,就很難為它們爭取到各種保護措施。」

但是,誰也不能否認,苔蘚植物對整個生態系統的作用舉足輕重。

比如說,苔蘚植物一般生長密集,有較強的吸水性,因此能夠抓緊泥土,有助於保持水土。它還可以積累周圍環境中的水分和浮塵,分泌酸性代謝物來腐蝕岩石,促進岩石的分解,來形成土壤。有時候,它還會作為鳥雀及哺乳動物的食物,甚至為人類提供綠色燃料。

除此之外,張力提到,苔蘚相較於其他植物,還是很重要的空氣污染的指示物種。由於它通常缺少保護性的角質層,空氣中的污染物可以輕易進入,毫無抵抗能力。所以,一個地區如果污染嚴重,敏感的苔蘚就會最先死去。

這也從另一個角度說明了,儘管有著頑強生命力,苔蘚在遇到人為干擾時,依舊是脆弱的。青藏高原地區的經濟開發、旅遊業發展,可能帶來的生境破壞和污染,都會給苔蘚的生存帶來壓力。


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