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2023-06-01 13:09

苔藓的秘密世界,所有植物的古老祖先对地球的健康至关重要

当人们想到非凡的植物时,多半不会想到苔藓。它与植物生命的绿色背景融为一体,似乎到处都在生长——不管你愿意与否。

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但这组植物,实际上包含了12,000到15,000种,是令人惊讶的。它们几乎独特的恢复力使它们几乎可以在地球上的任何地方生长。它们正在帮助科学家们了解生命的进化,是现存最古老的植物群之一。

澳大利亚一个研究小组最近的一项研究发现,苔藓是世界各地栖息地的命脉,几乎在它们生长的地方,植物和土壤的形状都更好。

尽管苔藓很重要,但由于体积小,它们经常被忽视。最小的苔藓,被称为微型苔藓,只有几毫米长。即使是最大的苔藓,原产于澳大利亚、新西兰和太平洋岛屿的超级苔藓(Dawsonia superba),也只能长到50厘米高——在苔藓中算是巨人,但仍然比一般的室内植物要小。

但事实上,苔藓有助于维持整个生态系统。

许多人认为植物是好看的绿色植物。对清洁空气是必不可少的,但对简单的生物体来说是必不可少的。研究中的一个重大变化正在改变科学家对植物的看法:它们比你想象的要复杂得多,也更像我们。这一蓬勃发展的科学领域太令人愉快了,无法用一两篇故事来描述。这篇文章是植物好奇系列的一部分,探索挑战你看待植物的方式的科学研究。

关键生态系统服务的驱动力

苔藓对现代生态系统的结构和功能的贡献往往被忽视,落后于我们对更复杂植物的理解。澳大利亚的这项研究详细研究了苔藓与其栖息地的关系,发现它们对土壤健康至关重要。

研究人员从全球各地的生态系统中收集了苔藓样本——从热带雨林到极地景观,再到干旱的沙漠。将他们从这些样本中获得的发现与对先前研究的分析相结合,他们的结果表明,苔藓在每一个发现它们的栖息地都是关键的参与者。苔藓储存了大量的碳,有助于土壤养分循环,也有助于有机物的分解。

苔藓甚至可以在受到干扰的生态系统中起到拯救作用。在20世纪80年代早期的一次毁灭性喷发之后,对圣海伦火山周围地区的研究发现,苔藓是最早重新出现的生命形式之一。

某些种类的苔藓,包括泥鳅,吸收和保持水分在他们的组织。这调节了该地区的水流,防止了洪水,并创造了泥炭地栖息地,这些栖息地是珍稀动植物的家园。

苔藓也为微生物提供了独特的栖息地。缓步动物是一种八条腿的微型动物,也被称为苔藓小猪或苔藓熊,因为它们习惯在苔藓“丛林”中爬来爬去寻找下一顿饭。苔藓小猪几乎是坚不可摧的,甚至可以在外太空生存,通过进入一种叫做隐生的死亡状态。

3d rendered illustration of a water bear

古老的祖先

苔藓、苔类植物和角苔类植物都是苔藓植物的一部分。这些植物是在4亿多年前进化而来的,它们与第一批出现在地球陆地表面的植物有许多共同的特征——例如,它们体型小,没有真正的根。虽然大多数植物都有一个连续的水柱,通过木质部和韧皮部在它们体内流动,但苔藓没有——就像地球历史上一些最古老的植物一样。

Diagram showing a plant xylem and phloem

相反,这些微小的植物有自己的传导系统来移动身体周围的物质。它们从雨水和灰尘中吸收水分和营养物质。它们像头发一样的“根”,被称为类根,将苔藓固定在它们生长的表面。

苔藓在恶劣环境中的生存能力几乎是无与伦比的。这使得它们非常适合研究植物的进化,其中许多都发生在地球上具有挑战性的条件下。

对现代苔藓和其他苔藓植物的遗传学和生理学的研究使研究人员深入了解了使植物从水过渡到陆地的适应性——例如,与真菌形成伙伴关系以获取土壤养分。它们对干旱和紫外线辐射等环境压力的难以置信的抵抗力也是它们在陆地上进化的关键。

陆地苔藓最重要的特征之一是它们的耐干燥性,也就是在几乎完全干燥的情况下存活下来的能力。当缺水时,苔藓会进入一种假死状态,在这种状态下,它们的代谢活动会大大减少,从而使它们能够生存下去,直到条件好转。一些物种,如沙漠苔藓犬齿藓(Syntrichia caninervis),可以在这种休眠状态下存活100年,并在重新湿润的几小时内恢复活力。

研究现代植物这种能力的机制有助于科学家了解古代植物是如何适应陆地的。研究苔藓的耐干燥性可能会帮助科学家发现保护作物免受未来极端干旱影响的新方法。

这些小植物也与人类历史交织在一起。从开发用于伤口愈合的苔藓的防腐特性到使用扫帚藓(Dicranium scoparium)缓解便秘,苔藓在缓解人类痛苦方面发挥了重要作用。

所以,也许我们在清除草坪上的苔藓之前应该三思而后行。取而代之的是,花点时间来思考一下它们精致的绿色卷须的自然美,以及它们作为地球历史上最勇敢的探险家的历史。