地衣：石頭上生長了6億年的“花”

　　在青藏高原荒無人煙的冰蝕谷中似乎沒有生命的痕跡，但在這兒的石頭上，卻有一種生物悄然生長，開出了朵朵明艷的“花”，它就是地衣。它們頑強(qiáng)地生長，只為大地萬物作衣裳。即便身處在高寒缺氧、植被稀疏、氣候惡劣，平均海拔超過4000米的極端環(huán)境里，地衣依然爛漫生長：一片樹皮、一塊巖石、一寸土壤，每個不同的生境下，都有五彩繽紛的地衣類群。

　　“植物拓荒者”——地衣　　  

　　地衣，是真菌與藻類之間互惠共生的特殊低等生物，由真菌和藻細(xì)胞構(gòu)成，也是一類重要的生物資源。藻細(xì)胞通過光合作用為真菌提供養(yǎng)分，而菌絲又為藻細(xì)胞提供水分、無機(jī)鹽及保護(hù)措施，這樣“互惠共生”的特性，使得地衣不需要從基物獲取營養(yǎng)，就能夠在裸露的巖石表面自由生長。

　　它們在巖石表面，以紅、黃、綠、灰等各種顏色構(gòu)成不同的圖案，所分泌的多種地衣酸可腐蝕巖面，使巖石表面逐漸龜裂和破碎，加之自然的風(fēng)化作用，逐漸在巖石表面形成了最原始的土壤，當(dāng)土壤積累到足夠多時，為其他高等植物扎根及生長創(chuàng)造了條件。因此，地衣常被稱為“植物拓荒者”或“先鋒植物”。

　　參考地球生命史，地衣的出現(xiàn)，僅次于最早出現(xiàn)在海洋里的藻類。地衣在6億年前最早登上陸地，并對陸生環(huán)境進(jìn)行了一次徹頭徹尾的改造，之后陸地上才出現(xiàn)了苔蘚、蕨類、孢子植物等。目前，全球已知地衣約2萬種，我國已知3041種。

　　地衣生存在青藏高原的“法寶”　　　　

　　青藏高原有大量冰川。隨著氣候變暖，冰川退縮，留下了裸露的巖石。在這些巖石表面，最先出現(xiàn)，且肉眼可見的生物，就是地衣，特別是“麗石黃衣”和“微孢衣””地圖衣“。

　　中國科學(xué)院昆明植物研究所研究員王立松對青藏高原的地衣物種如數(shù)家珍，他參加了第一次和第二次大規(guī)模青藏高原科考、40年來一直在調(diào)查我國的地衣資源“家底”。他說，“地衣能在青藏高原這樣極端的環(huán)境中生存，自有它的智慧?！?/p>

　　據(jù)王立松介紹，麗石黃衣，在冰川末端和高海拔地區(qū)最常見，橘黃色、放射狀，在遠(yuǎn)處就能一眼辨識。微孢衣，因其孢子微小而眾多，故得名。石頭上，那黃黑相間的環(huán)形花紋，正是地圖衣的杰作。黃綠色的地衣體，中間黑色的紋路由菌絲構(gòu)成，它主要生長在石頭上，在氣候嚴(yán)酷的地方也能生存，比如冰川、甚至極地。但由于環(huán)境的惡劣，地衣的生長極為緩慢，要經(jīng)歷幾十年甚至幾百年才能長成巴掌大小。這個物種每年以小于0.2毫米的速率生長，因此，可以通過測量它的直徑去判斷巖石的年齡，可用于測年。

　　青藏高原地區(qū)的紫外線可達(dá)最強(qiáng)等級——5級。瑞士科學(xué)家曾在《自然》雜志發(fā)表研究成果稱，高劑量紫外線照射，會使植物生殖細(xì)胞發(fā)生基因變異，這意味著紫外線對植物基因的損害有可能遺傳給下一代，長此以往，會導(dǎo)致植物物種不穩(wěn)定。

　　但對于如此高強(qiáng)度的紫外線“殺傷力”，地衣卻并不害怕。它能巧妙地從自然界獲取水分和陽光，并能依據(jù)水分和日照的多寡，決定是休眠，還是生長。比如麗石黃衣，它表面鮮艷的橘色，是所含的一種蒽醌類化合物，這種色素存在于地衣的上表面，可以為地衣吸收多余的紫外線，就像給自己涂了一層“防曬霜”。再比如微孢衣，它會在自己的上皮層中產(chǎn)生色素，同樣能抵御強(qiáng)紫外線“侵?jǐn)_”，就像給自己打了一把“遮陽傘”。

　　“因此，青藏高原的地衣通常五顏六色，十分艷麗，其實都是為了抗衡強(qiáng)輻射。這可是地衣適應(yīng)極端環(huán)境的標(biāo)志性進(jìn)化表現(xiàn)?！蓖趿⑺烧f。

　　對于在青藏高原生存必需的水，地衣又怎么汲取呢？中科院昆明植物研究所地衣學(xué)博士王欣宇說：“這跟地衣在南極汲水方式接近，它能從升華的冰雪中獲取水分，并且能在凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行光合作用。有學(xué)者曾測到過零下17℃時，地衣仍然具有活性數(shù)據(jù)。地衣特別珍惜‘醒著’的時光，在沒有冰雪覆蓋的短時間內(nèi)，它會爭分奪秒進(jìn)行光合作用。而當(dāng)完全被雪覆蓋后，它就會進(jìn)入‘休眠’模式，體內(nèi)自動代謝，產(chǎn)生抗凍蛋白，以抵御寒冷?！?/p>

　　在極度干旱的條件下，地衣會變得非常干燥，而一旦遇到水，就能立刻恢復(fù)生長。由于地衣表面沒有氣孔，因此在干旱條件下，失水過程也會非常緩慢。一片葉子如果放在沙漠里，也許幾分鐘就會完全干燥，而地衣失水卻需數(shù)小時。一旦失水，普通的高等植物基本就是渴死，而地衣卻能在僅有5%的水分下，存活數(shù)月。

　　為了活下去，地衣從形態(tài)到生理結(jié)構(gòu)一直在變，它們把生存的“不可能”變成了“可能”，亦給一片片荒原帶去了生命的奇跡。

　　王立松說：“沒有高大喬木那樣醒目，也沒奇花異草般斗艷，但在荒地向森林演化的過程中，地衣卻是在嚴(yán)酷生境中‘打頭陣’那位。在海拔超過4500米的高山、退縮的冰川、干旱的沙漠中心，及死去動物的骨骼上，都有肉眼可見的地衣?！?/p>

　　此外，在青藏高原，隨著海拔的升高，生境的改變，地衣的多樣性也會變化。絕大多數(shù)地衣對空氣污染的敏感度高于其他高等植物，被認(rèn)為是做環(huán)境監(jiān)測的最佳生物材料，也是環(huán)境監(jiān)測的“晴雨表”。

　　最適合上火星的生物　　青藏高原地衣   

　　2005年，歐洲航天局選擇了兩種采自南極巖石表面的殼狀地衣，“地圖衣”和“麗石黃衣”帶上太空，并將其直接暴露在殺傷力極強(qiáng)的宇宙射線中，承受真空、失重、輻射、溫度劇烈變化等殘酷條件考驗。

　　半個月后，科學(xué)家將這些在太空被“苦其心志、勞其筋骨、餓其體膚”的地衣回收，發(fā)現(xiàn)它們在24小時內(nèi)竟重新恢復(fù)了代謝活性，全部存活！彼時，興奮的歐航局對外宣布——地衣可以在外太空環(huán)境下活15天！人類完全可以考慮將地衣作為登陸火星的材料！

　　2014年，歐洲航天局再次啟動地衣遨游太空計劃，他們將采自南極的“麗石黃衣”和“黑瘤衣”送上了天，在國際空間站接受考驗?！暗匾鲁蔀槭讉€進(jìn)行長期宇宙環(huán)境暴露實驗的真核生物！”王欣宇說。2015年，當(dāng)這批地衣重返地球時，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，結(jié)果出現(xiàn)了兩個極端——“麗石黃衣”活了下來，并獲得了“地球上最頑強(qiáng)生命”的美名；而“黑瘤衣”卻是“氣若游絲”，不僅DNA大部分已被破壞，身體還在快速降解，生命已奄奄一息。

　　“從歐航局這幾次實驗看，我們可得出推論：地衣在極端環(huán)境，如極寒、極高、缺氧、極干、強(qiáng)輻射下是可以生存的?！蓖跣烙罱忉尩溃菏紫龋匾率亲匀唤缰谢セ莨采牡浞?，共生藻進(jìn)行光合作用，為自己和真菌提供生長必需的碳水化合物；而地衣型真菌則通過形成特定結(jié)構(gòu)，將共生藻包裹在體內(nèi)，并為其提供保護(hù)。其次，地衣的皮層還含有獨特的化合物，能吸收強(qiáng)烈的宇宙射線。因此，地衣能夠適應(yīng)外太空苛刻的環(huán)境。

　　“從歐航局的實驗看，我覺得最適合做太空實驗，甚至登陸火星的地衣，可能是生長在青藏高原上的品種。”王立松說，“不吃、不喝、抗寒、抗熱、抗干、抗輻射，還有什么生物能比地衣更適合上太空？”他堅信，如果人類未來有移居火星計劃，肯定會考慮把地衣帶上去，做“急先鋒”，讓它去開疆拓土，適應(yīng)火星的環(huán)境，分化火星的巖石，創(chuàng)造最原始的土壤，制造出氧氣，為其他生物創(chuàng)造生存條件。

　　“地衣的強(qiáng)大，常讓我自嘆不如。渺小和宏大總需辯證看待，在自然面前，人類真不可妄自尊大?！边@是王立松品出的地衣“哲學(xué)”。“并不是所有生物都能像溫室里的花草一樣，享受安逸。為了在惡劣的環(huán)境中求生，地衣進(jìn)化出了別的物種不曾擁有，也無法想象的忍耐力，詮釋了‘適者生存’的法則?！?/p>

　　青藏高原地衣超500種，約占全國1/6   

　　2019年7月，中國科學(xué)院昆明植物研究所地衣生物多樣性項目組一行16人，依托“第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究”項目，對西藏北部無人區(qū)進(jìn)行地衣生物多樣性深度考察，探秘絢麗多姿的地衣大世界。

　　本次考察共采集地衣研究標(biāo)本和分子材料6326號，拍攝地衣物種生態(tài)照片8000余幅；初步研究發(fā)現(xiàn)地衣新種超過20個?？疾熘邪l(fā)現(xiàn)巖石表面生長的茶漬屬、網(wǎng)衣屬、微孢衣屬等物種多樣、豐富，高原凍土帶地衣群落多樣性組成復(fù)雜。

　　本次考察為揭示青藏高原地衣多樣性組成、物種演化，以及地衣在極端環(huán)境中的生態(tài)適應(yīng)性等相關(guān)研究課題奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。初步研究已明確青藏高原地衣超過500種，約占中國已知物種數(shù)約1/6，仍有大量室內(nèi)鑒定有待進(jìn)一步研究。

　　據(jù)中國科學(xué)院昆明植物研究所、新華每日電訊、《春城晚報》等