植物趣谈之六有趣的地衣
梅庆吉
地衣是新世界的拓荒者,在一片不毛世界中,它是最早登陆者之一。
尽管地衣在地球上是一个古老的物种,但长期以来,人们对它的生理现象并没有真正弄明白。从前,多数科学家认为地衣是一种藻类,也有的认为它是菌类。直到1867年,地衣之谜才被德国微生物学家西蒙·施文德纳揭开。后来,著名的真菌学权威狄巴生早等人又对地衣的互惠共生现象做了全面的描述。至此,人们对地衣才有了进一步的认识。
你可能不知道,它不是简单的一种生物,而是两种以上物种和平共处的混和体,这种共生关系已经存在了近7000万年,是生物界目前共生关系最成功的典范。这不但让一般人为之迷惑,就连科学家目前也没有完全弄明白。组成这种共生关系的是真菌和藻类,这些藻类中有的可以独立生活,而真菌如果离开这些藻类将被活活“饿”死。地衣的两个组成部分虽然长期地紧密地联合在一起,但无论在形态上、构造上、生理上和遗传上,它们都是单独的固定的有机体,这是亿万年历史发展的结果。
人们尚不清楚藻类和真菌什么时候首次相遇并一见钟情而组成了一个“家庭”,但肯定是在藻类和真菌的各个构成成分发育成熟之后。地衣中藻类与真菌间关系的基础是互利,相互提供所需的物质和条件。藻类形成简单的碳水化合物,分泌出来后为真菌细胞吸收并被转化为各种相对复杂的碳水化合物。很多地衣完成这种互利转换的效率非常高,有一种名叫地卷衣的品种,其互利交换可在两分钟内就能完成。藻类亦可产生真菌需要的维生素,在这共生关系中,真菌吸收空气中的水分,并为处于其下方的藻类提供一个阴凉的环境,这使得对光线敏感的藻类来说是非常必须的。
构成地衣体的真菌绝大部分属于子囊菌亚门的盘菌纲和核菌纲,少数为担子菌亚门的伞菌目和非褶菌目,还有极少数属于半知菌亚门。地衣体中的藻类为绿藻和蓝绿藻的二十几个属。绿藻中的共球藻属、橘色藻属和蓝绿藻门的念珠藻属约占全部地衣体藻类的90%。就是这些真菌和藻类,构成了千变万化的地衣。地衣体中的菌丝缠绕着藻细胞,并从外面包围藻类,将藻类与外界隔绝。藻类光合作用制造的有机物,大部分被菌类所夺取,藻类和外界环境隔绝,不能从外界吸取水分、无机盐和二氧化碳,只好依靠菌类供给。
在这种特殊的共生关系下,如果一定要说出谁占据优势,那应该是真菌,这显然是一种利益不均等的特殊共生,它们是在弱寄生的基础上发展起来的共生关系。在形态和大小上菌类控制着藻类,地衣体的形态几乎完全是真菌决定的,而组成体积中的90%是真菌,因此地衣的命名主要是按照真菌的种类。真菌掠夺养分的能力非常强,有的时候科学家们发现很多地衣里的藻类几乎是“奄奄一息”,它们被真菌折磨得只有最后一口气,但是还死不了,还要完成共生关系中的义务。当然物极必反,无论怎样强悍,真菌也不能独活,有人曾试验把地衣体中的藻类和菌类取出,分别培养,其中藻类生长、繁殖特别旺盛,菌类则被“饿”死。可见地衣体中的菌类必须依靠藻类生活。地衣存活的前提是,真菌提供给藻类的养分足够抵消藻类的消耗,另外真菌繁殖的速度要更快。
大部分地衣是喜光性植物,需要新鲜空气,因此,在人烟稠密,特别是工业城市附近是见不到地衣的。正因为如此,地衣成为监测环境变化、气候变暖的重要指标。
地衣一般生长很慢,数年内才长几厘米。它们构造很奇特,体内除了纵横交错、有密有疏的无色的真菌菌丝以外,中间是藻层,由单细胞藻类组成。还有从下层伸出成束的菌丝,叫做假根。它使地衣能固着在岩石、树皮上。
地衣没有根、茎、叶等器官,真菌和藻类的奇妙结合赋予地衣非同一般的适应能力,它们特别耐旱,在干燥环境中地衣会变得很干而进入休眠状态,可是一遇到潮湿的空气就又能恢复生长。有的地衣能忍受零上60摄氏度的高温,有的却能抵抗零下50摄氏度的严寒。因此,从南北两极到赤道,从高山到平地,从森林到荒漠,甚至在其他植物不能生活的陆地环境中,只有地衣独能生长繁殖,常形成一望无际的广大地衣群落。在终年冰封的南极,地衣竟成为植物中的优势种类,多达四百余种,有黑色、灰色、黄色、白色和红色,真可谓五彩缤纷,为南极增添了奇异的景色。
世界上现在已发现的地衣有14000多种,而其中最古老的地衣化石纪录可以追溯到6亿年前。那些生长在针叶林上的地衣,它们的形状和种类非常丰富,如果你仔细观察这些纠缠在树枝上的地衣,会发现那些细细的菌丝互相交错,本身就构成一个小“森林”,和它们所在的大森林相互呼应,这是大自然建筑美学上的奇迹。
这些地衣还有一个奇妙之处,那就是它们所附着的树干都是死的,难道有什么生物能在死亡的表面上生存吗?相信只有地衣才可以,因为它们是大自然植物界的先驱。专门研究地衣的地衣学家特弗雷·霍华德甚至这样说过:“地衣是人类农业的开创者。”在生长过程中,地衣会分泌一种酸性化学物质,叫做地衣酸,能分解所附着的岩石。积年累月下来,被分解的岩石,加上风化,逐渐形成土壤,为其它植物提供了生长条件。因此地衣也是改造陆地表面的先驱者,使陆地变成能够适合其他高等植物生长的环境。也许,真菌和藻类发展到了共生的关系之后,它们形成的地衣随着潮涨潮落在海边首先登上陆地,并对陆地进行改造,把坚硬的岩石变成营养丰富的土壤,从而适合陆地高等植物的生长。从此以后,地球上的陆地也像海洋一样,渐渐变成了一个充满生机的美丽世界。所以,人们送给它许多美丽的称号,如“大自然的拓荒者”、“植物王国中的开路先锋”等。
中国地衣资源相当丰富,人们食用和药用地衣的历史悠久。据不完全统计,可供食用的地衣有15种,如皮果衣、老龙皮、网肺衣、松石蕊、雀石蕊、石耳、树花、绿树发、长松萝、风滚地衣、风滚平茶渍等。其中,石耳是特产中国和日本的著名食用地衣,可炖、炒、烧汤、凉拌,营养丰富,味道鲜美。地衣营养价值较高,内含多种氨基酸、矿物质,且钙含量之高是蔬菜中少见的。
中国自古就有用地衣中的松萝治疗肺病,用石耳来止血或消肿。李时珍在《本草纲目》中就记载了石蕊的药用价值,说它有生津润喉、解热化痰的功效。石耳不仅是山珍之一,而且具有抗癌作用。地茶和雪茶是中国陕西民间喜用的降压饮料。甘露衣是治疗肾炎的有效药物。
地衣还可以用作饲料,是饲养鹿和麝的良好饲料,特别在寒带、亚寒带地区的国家和民族,在漫长的冬季,驯鹿吃不到杂草、嫩枝、嫩芽,就以地衣作为主要饲料。如中国东北大兴安岭的鄂温克族和北欧的一些国家和地区,把地衣像割草一样收割起来,作为饲养动物的冬季饲料。
由于地衣对大气污染极为敏感,因而常被用作大气质量的指示生物。在大气污染严重的地带,地衣几乎绝迹,形成了所谓的“地衣荒漠”。“地衣荒漠”的扩大或缩小,过渡型的梯度地衣带的相应变化,就是该地区大气污染程度增减的标志。
从古希腊起,地中海地区的人们便以地衣为染料。据希腊的资料记载,当时染羊毛所用的染料就是使用克里特岛上产的地衣。在英国、冰岛等北欧国家的荒原高地居民,均知道利用地衣作染料用。在欧洲,地衣类染料的利用一直持续到19世纪,直到从煤焦油中提炼的染料相继出笼后,才遭到淘汰。
本文收入我的《植物大观园》一书,该书由黑龙江人民出版社2011年出版
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