由於(yu) 缺乏信息和研究,熱帶地區的苔蘚植物如今正在遭遇重重威脅。
苔類植物和蘚類植物統稱為(wei) 苔蘚。它們(men) 構成了一片片美麗(li) 的微觀“森林”,但由於(yu) 體(ti) 型迷你、又沒有鮮豔的花朵,常常為(wei) 人所忽視。然而從(cong) 進化的角度來看,恰恰是苔蘚的這些特征,使其顯得格外有趣。
“苔蘚有著一套迷人而複雜的生物學機製,”史密森尼熱帶研究所助理研究員胡安•卡洛斯•維拉瑞爾指出,“盡管個(ge) 頭很小,但這些植物為(wei) 了成功存活而做出的進化調整著實有趣。”
苔蘚在環境中的作用也很重要:它們(men) 長在肥沃的土壤上,吸收養(yang) 分和水分,再將其緩緩釋放到生態係統中,從(cong) 而促進土壤的形成、讓更多的植物得以生長。
然而,我們(men) 對苔蘚還有許多不甚明了之處,尤其是在苔蘚較為(wei) 稀少、因而相關(guan) 研究也較少的熱帶地區。目前,科學家對研究熱帶地區苔蘚的興(xing) 趣正在逐漸增加,希望能進一步弄清它們(men) 的進化過程、以及它們(men) 在該地區生物多樣性中扮演的角色。
“每個(ge) 物種在自然界中都有自己的角色,”維拉瑞爾補充道,“而且每個(ge) 新物種的發現都說明,我們(men) 需要對生物多樣性加以關(guan) 注。我們(men) 需要弄清楚,究竟有多少物種的生態功能是我們(men) 必須去了解的。”
苔蘚是什麽(me) ?
苔蘚是地衣、苔類植物和蘚類植物的非正式統稱。它們(men) 屬於(yu) 非維管植物,沒有根部或維管組織,而是通過表麵(即葉片)吸收空氣中的水分和養(yang) 分。大多數苔蘚隻能長到幾厘米高。此外,由於(yu) 苔蘚沒有根部,它們(men) 可以生長在其它植物無法生存之處,比如磚塊、牆壁、人行道表麵等等。苔蘚植物喜歡潮濕陰暗的環境,但它們(men) 的棲息地其實十分豐(feng) 富多樣、有些甚至頗為(wei) 極端,從(cong) 沙漠到極地,都能找到它們(men) 的身影。全球總共約有11000種地衣、7000種苔類植物、以及220種蘚類植物。
圖為(wei) 巴拿馬大都會(hui) 自然公園中的片葉苔。苔蘚植物利用孢子進行繁殖,將孢子釋放到空氣中,通過風將孢子散播。
此外,苔蘚植物不屬於(yu) 開花植物,因此通過孢子、而非種子進行繁殖。
“它們(men) 可以產(chan) 生成千上萬(wan) 、甚至成百上千萬(wan) 個(ge) 孢子,然後以風為(wei) 媒介,將孢子散播出去。”維拉瑞爾解釋道,“有些種類的散播能力簡直驚人,孢子甚至能飄到其他國家和大洲。”
很久以來,科學家一直將苔蘚視為(wei) 現存生物中與(yu) 最早的陸生植物關(guan) 係最近的“近親(qin) ”,其祖先可以追溯到5億(yi) 年前。然而,近年來的一些研究提出了另一種不同的假說。不過這種假說同樣沒有低估苔蘚的進化潛力。
圖為(wei) 在巴拿馬安東(dong) 山穀中發現的平孢角苔。
“苔蘚可以幫助我們(men) 了解地球上最早的植物在占領陸地環境的過程中、是怎樣做出調整適應的。”史密森尼熱帶研究所科學家、植物係統學專(zhuan) 家諾麗(li) 絲(si) •薩拉紮•艾倫(lun) 指出。
“不過,所有現存的苔蘚種類都是最近才出現的,說明許多苔蘚在進化過程中都消失了,它們(men) 的後代又經曆了進一步演化,才形成了如今多樣化的局麵。”維拉瑞爾表示,“現存的苔蘚種類有著極其豐(feng) 富的遺傳(chuan) 多樣性,還擁有巨大、但仍不為(wei) 人所知的進化潛力,在熱帶地區尤其如此。”
諾麗(li) 絲(si) •薩拉紮•艾倫(lun) 在史密森尼熱帶研究所研究苔蘚植物。
諾麗(li) 絲(si) •薩拉紮•艾倫(lun) 是少數專(zhuan) 注於(yu) 研究巴拿馬地區苔蘚植物多樣性的科學家之一。當她還在紐約州立大學攻讀碩士學位時,從(cong) 和她的教授之一(一名苔蘚專(zhuan) 家)的交流中獲得了啟發,就此進入了苔蘚植物學領域。
“我當時並不了解這些植物,所以我覺得研究它們(men) 應該很有趣。”
無獨有偶,維拉瑞爾博士也是受到了一個(ge) 人的啟發,才進入苔蘚植物學領域的:這個(ge) 人便是諾麗(li) 絲(si) •薩拉紮•艾倫(lun) 教授。
“她在我本科時帶我走進了蘚類植物的世界,”他回憶道,“後來我在攻讀碩士、博士和博士後學位時,都選擇了研究蘚類植物。這種植物涉及的生物學簡直太奇妙了!”
除了在薩拉紮•艾倫(lun) 的指導下、在史密森尼熱帶研究所擔任實習(xi) 生之外,維拉瑞爾還曾與(yu) 前者合作研究過植物與(yu) 藍藻(苔蘚可利用藍藻獲取氮元素)在基因組層麵上的共生關(guan) 係。他們(men) 希望這項研究可以幫助研發相關(guan) 基因工具,減少農(nong) 作物對人造化肥的需求。
圖為(wei) 薩拉紮•艾倫(lun) 最近發現的地衣新品種Octoblepharum peristomiruptum。
最近,薩拉紮•艾倫(lun) 在從(cong) 巴拿馬和巴西采集的樣本中發現了一種新的地衣品種。去年十月,她和實驗室技術人員何塞•古蒂諾在期刊《Phytokeys》上發表了一篇題為(wei) 《Octoblepharum peristomiruptum (Octoblepharaceae):一種來自新熱帶區的新物種》的論文,詳細介紹了這項發現。他們(men) 在重新分析了400多份應屬於(yu) 另一品種(O。 albidum)的樣本之後,才確定了這是一個(ge) 全新的品種,並將其命名為(wei) O。 peristomiruptum。這是薩拉紮•艾倫(lun) 職業(ye) 生涯中命名的第四個(ge) 物種。除此之外,她還命名過三個(ge) 亞(ya) 種,並且在其它一些新物種發表時擔任過共同作者。
“每次我們(men) 發現一個(ge) 新物種,它都能幫助我們(men) 了解苔蘚植物的進化方式、以及過去千百萬(wan) 年來的進化過程。”
“說到苔蘚植物的生物多樣性,我們(men) 目前還處於(yu) ‘存貨盤點’階段,”維拉瑞爾補充道,“苔蘚的種類識別起來比其它植物要困難得多,而且相關(guan) 的生理學、生態學以及基因組學研究都很匱乏。”
慷慨的苔蘚
盡管個(ge) 頭小,但苔蘚在生態係統中發揮了一項重要作用:吸收。
“它們(men) 可以從(cong) 雨中、甚至霧中吸收水分,儲(chu) 存多餘(yu) 的雨水,以防發生洪水和土壤侵蝕。”薩拉紮•艾倫(lun) 解釋道,“在雲(yun) 霧繚繞的森林中,它們(men) 就像海綿一樣,為(wei) 森林及地下水提供了一座‘蓄水池’。它們(men) 還會(hui) 為(wei) 森林吸收、儲(chu) 存和回收水分與(yu) 養(yang) 分,並且給許多無脊椎動物提供了庇護所和食物。”
苔蘚可以在幾乎任何表麵上生長,它們(men) 沒有根係,石頭、水泥、磚牆、木頭等各種堅硬表麵上都能找到它們(men) 。
此外,當生態係統遭到幹擾、開始退化時(比如遭遇了火山爆發、野火、濫砍濫伐等等),苔蘚植物可以在生態演替早期打好基礎、幫助其它植物重新生長。由於(yu) 苔蘚借助孢子繁殖,它們(men) 可以迅速蔓延開來,使土壤變得穩定,減少土壤流失和水分蒸發。
加拿大和英國苔蘚數量豐(feng) 富,因此針對苔蘚及其重要性的研究比其它國家多得多。此外,“北方地區的苔蘚品種更為(wei) 豐(feng) 富多樣,覆蓋的地表麵積更廣,在生態係統中起到的作用也更加明顯。”維拉瑞爾解釋道,“例如,泥炭苔在加拿大魁北克省的覆蓋麵積達8%,約1160萬(wan) 公頃。”泥炭苔是一座效率極高的天然“蓄碳池”,可以無限量地積累和儲(chu) 存碳,因此在氣候變化對抗戰中得到了許多關(guan) 注。
然而,雖然苔蘚植物在北半球被研究得更充分、對生態係統的益處也被了解得更深入,但在熱帶地區,它們(men) 得到的關(guan) 注遠不及開花植物。
胡安•維拉瑞爾正在加拿大的極地地區研究苔蘚植物。
“它們(men) 所占的生物量並不大,特別是在山地地區,因此人們(men) 容易認為(wei) 它們(men) 的生態作用比不上其它植物。”維拉瑞爾表示,“這些地區研究苔蘚植物的人很少,研究資金也很匱乏。不過,巴拿馬奇裏基自治大學的同行們(men) 最近也開始推動在奇裏基省的苔蘚研究了。該省的苔蘚數量比較充足,種類也較為(wei) 豐(feng) 富。”
奇裏基自治大學研究生、生物學家艾瑞絲(si) •弗薩迪去年在期刊《Phytotaxa》上發表了一篇論文,描述了她在奇裏基省發現的一種屬於(yu) 細鱗苔科的新苔類植物。由於(yu) 這個(ge) 品種是在巴拿馬發現的,她將其命名為(wei) Ceratolejeunea panamensis。
由於(yu) 缺乏信息和研究,熱帶地區的苔蘚植物如今正在遭遇重重威脅。
圖為(wei) 在巴拿馬坎帕納國家公園中發現的一種吊苔。
“苔蘚是一類十分有趣的模式生物。我們(men) 應當好好研究它們(men) 對當前環境的適應方式、以及全球變暖對它們(men) 造成的變化。”薩拉紮•艾倫(lun) 表示,“對於(yu) 它們(men) 在熱帶地區的多樣性、它們(men) 的進化過程、發育方式、生態學與(yu) 種係遺傳(chuan) 學,我們(men) 還有許多需要了解。”
與(yu) 此同時,我們(men) 怎樣才能保護它們(men) 呢?答案很簡單:保護生物多樣性。維拉瑞爾指出:“我們(men) 需要對整個(ge) 生態係統進行保護,讓空氣與(yu) 河水保持原始狀態,在山地地區尤其如此。”
對苔蘚的濫用也是一大威脅。每年聖誕節時,為(wei) 了製作表現“耶穌降生”的裝飾品,都會(hui) 用到大量苔蘚,會(hui) 對各個(ge) 品種的苔蘚造成嚴(yan) 重破壞。
薩拉紮•艾倫(lun) 還指出,除了保護生物多樣性之外,對保護區的生態旅遊業(ye) 進行控製(如加強遊客教育)同樣至關(guan) 重要。
“如果兒(er) 童對苔蘚、以及它們(men) 對動植物的重要性有了更多了解,就會(hui) 願意為(wei) 苔蘚的保護盡自己的一份力量。”
她指出,此次疫情對森林環境以及動植物多樣性的保護起到了一定幫助,因為(wei) 進入森林的人變少了。“但從(cong) 另一方麵來看,這也對我們(men) 的實地研究造成了影響。希望我們(men) 不久便能恢複野外考察。”(葉子)
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