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人类未来移民太空地衣可能就可以作为一个先

2020-02-15 17:15:41来源:励志吧0次阅读

人类未来移民太空,地衣可能就可以作为一个先遣队

来源:SELF格致论道讲坛

原标题:人类未来移民太空,地衣可能就是一个先遣队

地衣是藻菌互惠共生形成的一类特异化真菌,也是一类重要的生物资源。云南是中国重要生物类群的天然基因库,也是中国地衣生物多样性最丰富的代表地区。中国科学院昆明植物研究所研究员王立松,坚持地衣分类学研究38年,采集了5万多种标本。在SELF讲坛上,王立松带领我们微观极端环境中的地衣世界。

王立松 中国科学院昆明植物研究所研究员

以下内容为王立松演讲实录:

我叫王立松,我来自昆明植物研究所。大家可能都会很熟悉的一个名词叫青苔,青苔包含了很多的生物物种,包括真菌、地衣、苔藓、藻类等等。我研究的主要是地衣。

地衣到底是什么东西?假如我们把地衣体切开,在显微镜下看,绿色的是藻类,白色的是真菌。

我们打一个比方,把白色作为一个男生,绿色作为一个女生,这就不是我们所看到的真菌或藻类了,它是可以共生的。这里要强调,一定是共生藻或者共生菌,也就是它的特异化。

在这种情况下,举一个简单的比例。真菌的孢子飞到世界上任何一个角落,它一旦看到了适合它的“女生”,它就会产生共生。

这时候,藻类就会跟真菌说:“你给我盖房子,你得保护我。”那么真菌就给他盖了房子,也保护了它。但是藻类也会跟真菌说:“我给你做饭。”这就是光合作用提供氮素营养给真菌,所以互生关系就产生了。

我们在哪里可以看到地衣呢?在北京、上海、广州是看不到地衣的。但是我们到野外,就可以看到树干上、树枝上、建筑物表面,甚至是玻璃表面,都是有地衣的。

在一些特殊的环境里,比如说在干旱的沙漠地区,或者是一些高海拔地区,我们可以看到一些动物死去了以后,骨骼深面也长满了地衣,甚至牙齿表面都会有地衣的出现。牙齿是珐琅质组成的,很没有营养,但是地衣可以顽强地自养,生活得非常好。

在云南一些少数民族地区,结婚宴席上总会有一道特殊的菜,是用树花做成的。树花是一种地衣,用来凉拌着吃。我们问当地老乡,你们为什么每一次结婚的婚宴上都有这么一个菜呢?他们说这象征伉俪的永久和好。还有一种可能,是不是老百姓很早以前就有祖传的认识——地衣是共生的关系呢?

我们到丽江、香格里拉等这些地区,都能看到一个很普遍的食用地衣,大部分是作为蔬菜使用的。在一次大战的时候,当时没有足够的消炎药,受伤后就用松萝进行包扎,因为它有消炎的作用。

像云南肺衣,早期50年代的时候是困难时期,这种地衣是当地人用来充饥的,现在作为旅游食品已经到处都有了。

这个地衣是石蕊试剂提出的一个原料地衣体。地衣在动物的食物链里十分关键。我们都知道金丝猴,但是很少有人知道地衣。金丝猴在越冬的时候,因为冬季的时候没有果实,也没有嫩叶,所以它在越冬的时候,主要是靠吃地衣维持生计。

有的地衣物种的分布范围,跟金丝猴的迁徙路线是息息相关的。还有一些地衣,像在北极地区的鹿石蕊,是给驯鹿吃的主要地衣物种。

实际上地衣的生态学意义非常重要,特别是在极端环境里面,地衣尤显突出。在海拔米的高山,如果我们顺着这个山脊往上爬的时候,我们已经很少看得到其他植物生长。但是我们爬到悬崖绝壁的时候,却可以看到五彩斑斓的地衣,在这里长得非常良好。

比如图片最上面的是生长在南极到北极、喜马拉雅地区,它每年的生长率不超过1个毫米。因此,这样的地衣在地震断层了以后,如果我们不知道这个断层年代,我们可以测量它的直径,获得断裂的信息。

在冰川退缩之后,地衣是首先登陆岩石表面肉眼可见的生物。它们在岩石表面形成了五彩斑斓的地衣世界,为什么会这样呢?因为藻菌共生以后会产生独特的地衣特有的缩酚酸类化合物。这些化合物有色素的作用,能够抵御紫外线的强辐射。

同样在干旱和极端高温的环境里,比如沙漠中心,同样也能看到一些地衣。这些地衣在沙漠的表面形成结皮,就是我们俗称的“地衣地毯”。

它可以改变沙漠的游动环境,为其他生物登陆创造一个最基本的条件。这样的地衣在采集的时候会发现它很烫手,我们当时也没有注意。结果到了晚上,凡是没有戴眼镜的人眼睛都非常疼,因为太阳光照射到积物之后,反射过来的热量把我们的眼睛烤得都很难受

,戴了眼镜的人就会相对好一些。

其实地衣在植物的演替过程中起到了很重要的作用,在地衣生长的过程中,分泌的地衣酸可以把它的基物,比如石头表面的生物分化掉。这种生物分化就让一些孢子类的植物,比如苔藓、蕨类这些植物,就可以在很少的土壤里面生长,等它生长到一定的时间以后,它会风积更多的土壤,这样苍天大树就会重新生长,这就是植物演替中的“先锋生物”。

地衣也是一个最佳的生物监测材料。左边的照片是2006年我在昆明植物园拍的,昆明植物馆距离市中心只有十公里。等我2016年拍的时候,同样一棵树,同样的地点,随着城市的扩大,地衣已经消失殆尽了。

原因很简单,尽管地衣的生物适应性很强,但是它对环境的要求是非常敏感的。为什么我们在北京看不到地衣?因为有雾霾或者其他的一些汽车尾气。地衣生长得很慢,而且整体吸收,被破坏了就很难修复。

我们的研究工作主要是野外采集、看显微镜、做DNA。我一个加拿大的朋友跟我说:“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个有地衣的地方;你可以采集标本后,在显微镜下跟不同的生物物种对话;可以找到这些物种的归宿,探索它的起源。”

但是我们的采集工作也很辛苦。举一个例子,有一次我们在丽江玉龙雪山的蚂蟥坝,是一个平坦的坝子。工作后,我们带着馒头、土豆开始吃饭,等我们吃到一半的时候,所有的人都已经震惊了,蚂蟥爬到了我们身上,耳朵、脸上到处都是蚂蟥,手都抓不下去,只能拿刀子刮下去。

等我们回来后,发现满身都是蚂蟥咬的印子,蚂蟥咬了后不会止血,所以衣服上都是血。我经常跟我的学生说:“尊重我们的每一份标本,就是尊重我,因为这是我们用鲜血和生命换来的。”实际上在采集的过程中,我们有很多的一些敬业者,有牺牲的,也有受伤的。

地衣的多样性,无论是在高山还是沙漠中心,都显示出了它的独特。它们都很小,我们必须要弯腰去看,或者手持放大镜去看。如果不把地衣或者这些矮小的生物说进去,可能就谈不上是生物多样性,只能说植物多样性或者动物多样性。

把地衣这些小的植物、生物包括进去,才能叫作生物多样性。地衣也是一类重要的生物资源,比如在科隆香水里面用的就是地衣做的定香剂,还有一些作药用、染料等等。

现在有90%以上的人根本就不认识地衣,从南极到北极、到赤道、到高山都有地衣的分布,只不过是我们不认识。

全世界大概有两万种地衣,中国已知的有三千种地衣,我采集的标本大概有5万多个。这是80年代对国际开放的中国的一个很有名的杂志,叫《人民画报》。

1981年的时候,我刚进到植物所工作。单位派我参加了中国科学院横断山综合考察队,我当时17岁,考察队大概就两三百人,我是最小的一个。

那时候我们采集了大量的标本,结果在这些标本中,真菌有人在做,苔藓也有人在做。但是其中有一部分标本,我们采回来后发现没有人研究它们,去问老师,才知道整个西南地区都没有人做。

我们只能把这些标本打包放在箱子里,积累多了就是相当大的麻烦。因为既不能把它们处理扔掉,也不能进行科学鉴定。当时我就说我来做这个工作,从那时我就跟地衣结缘,一直到现在都还在研究地衣。

一般来说,地衣长在石头上,不是轻易就可以取下来的,有时候我们要把石头敲下来,带回到实验室。我也跟我的学生说,你们要读这个研究生,就要学会爬树。但是到目前为止,每次去都还是我在爬树,因为他们爬不上去。

在我们的工作中,我们也会发现一些新物种,比如像照片中的地衣物种,是在热带地区刚刚发表的新物种。

还有一些新物,比如上图的物种,只在局部的某个山头上发现。我们就推测,这可能是找到了避风港而保护下来的一个新物种,还在这么一个很小的环境里,只产生了一个独立形成的繁衍过程?这些都是科学上有待于去解决的问题。

这张照片是中国的一个特有种,叫金丝带,只在中国横断山地区分布。大家会问,这么漂亮的地衣,为什么不好好拍一些细节给我们看看呢?因为过了两年,我再去的时候这个树已经倒了,照片也成了文物。

这个地衣是在北美和日本都有分布的,早在十多年前北美和日本都宣布这个物种已经消失了。但是在中国喜马拉雅地区还有这个物种的出现,所以我们希望把这些物种作为濒危物种保护起来。

有些物种已经消灭了,比如中华疱脐衣。它并没有那么好看,原来的分布记录只在台湾阿里山和云南的丽江玉龙雪山。我2005年去的时候,最后拍到这个照片,也采集了这份标本,从那以后这个标本就消失在所有研究者的眼里。到目前为止,中国还没有一个对地衣的红色名录和红皮书,我们也希望以后能做这方面的工作。

另外一个方面就是会受到人为的干扰。比如这样的一个地衣,它是喜马拉雅、印度、尼泊尔地区的特有种,但是这个物种在中国被大量采集,用来做药,也做藏香的原料,但是这个物种的海拔分布只在米之间,是一个非常狭小的分布带。

但是它被无序地采摘,目前滇西北已经很难到这个物种了。更关键的是,这个物种到底归属在哪个科、目、门,我们还不太清楚。也就是说,有一些地衣,在我们还没有认识之前,它可能就即将消失了。

我们目前要做的工作是什么呢?在中国,目前地衣有92%的物种不清。高等植物或者是有花植物,92%的物种可能是清楚的,地衣是刚好相反的。我们的首要问题,就是要澄清地衣的家谱和资源的分布。

同时,我们也关注另外一些问题,比如藻菌共生。地衣生长得非常慢,它的自身代谢产物可以做药、香料。如果我们长期依赖于自然资源,这会是一个极大的破坏。如果我们搞清楚藻菌共生的关系,找到发酵培养的方式,获得这些有效成分,就会减少对自然资源的依赖。

伟大的科学家霍金刚刚去世,他曾经预言过,人类在不久的将来即将离开地球。现在我们还没有发现一个像地球这样的蓝色星球,2020年中国也要去火星尝试考察。还有月亮,它的表面是极端的缺氧,还有高辐射等等,是一个非常冷酷的星球。

怎样去那些地方定居呢?最简单、最直观的想法是做一个玻璃罩子,在里面住十天可以,一个月可以,一年也可以,但是让人在那儿永远地繁衍下去,这让人难以想象。所以,我们需要改造这个星球的表面环境,可能地衣就是一个先遣队。

现在有些发达国家在做地衣园,比如芬兰,这是很好的宣传,也是很好的警示。但到目前为止,中国还没有一个地衣园,我们正准备筹建。

这是全世界搞地衣的所有人马。第一张照片是2016年在芬兰开会的时候拍摄的,大概有200人,也就是每个国家分一个人,其实不多。下面的照片是我们在昆明主办的地衣研讨会,总共50个人。

我们研究的人员也是寥寥无几,西南地区只有7个人,现在我们还在坚守。所以我们更希望,更多的年轻人能够加入到我们这个行列里。照片上的字是一个著名的植物学画家送给我的,“地衣有缘,人衣有缘,与地衣为伍者,信也。”

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