曾改造地球陸地的地衣,未來能用于改造火星嗎?
發(fā)布時間:2024-10-18
出品:科普中國
作者:劉黎瓊(中國科學(xué)院微生物研究所)
監(jiān)制:中國科普博覽

地衣是植物嗎?

地衣外表“偽裝”得像是植物,以至于長期以來,它的這一“喬裝”一直沒有被人類識破。英籍挪威探險(xiǎn)家Carsten Borchgrevink 1895年首次在南極發(fā)現(xiàn)地衣時,就聲稱它是“綠色植物”。實(shí)際上,地衣是一種菌藻共生體,由真菌和藻類(或藍(lán)細(xì)菌)共同組成,本質(zhì)上是一種真菌。

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海拔4500米的擬沉衣屬生境

(圖片來源:中國科學(xué)院昆明植物所)

地衣的外表千奇百怪,頗有藝術(shù)感,并不都是“綠色植物”模樣。它是真菌(大多數(shù)是子囊菌,少數(shù)是擔(dān)子菌)和藻類(主要是綠藻)或藍(lán)細(xì)菌組合在一起共生的復(fù)合有機(jī)體,由于真菌和藻類或藍(lán)細(xì)菌彼此長期緊密地結(jié)合在一起而成為一個單獨(dú)的固定有機(jī)體類群,具有獨(dú)特的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和遺傳等特征。

海拔4500米擬沉衣屬生境

(圖片來源:中國科學(xué)院昆明植物所)

真菌和藻類像是親兄弟,互惠互利,協(xié)作共生。藻細(xì)胞進(jìn)行光合作用或者固氮作用為整個地衣體制造有機(jī)養(yǎng)分,菌絲則為藻類和藍(lán)細(xì)菌提供了適宜的庇護(hù)所,并通過吸收水分和無機(jī)鹽,為它們進(jìn)行光合和固氮作用提供原料。

但有人做過試驗(yàn),將地衣體中的真菌和藻類分開在沒有營養(yǎng)條件下培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)藻類幾乎不受饑餓脅迫,而真菌則被餓死。也就是說,可以認(rèn)為是真菌從這種關(guān)系中獲利更大、更多。

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地衣是卓越的生存藝術(shù)家

《三體》里的外星人可在極高溫條件下脫水自保,條件合適時再蘇醒過來,繼續(xù)活蹦亂跳,人類可能很難應(yīng)對這么嚴(yán)苛的生存條件。

但這可難不倒地衣,地衣是一種變水生物,自然條件發(fā)生變化時,它會迅速啟動響應(yīng)機(jī)制,改變細(xì)胞內(nèi)的水分含量,同時改變呼吸或光合作用等生理反應(yīng)過程。60℃的高溫和零下50℃的極寒,都不能阻擋它勇往直前的小腳印,蠻荒世界里寫滿了小地衣的躊躇滿志。

未來生存環(huán)境概念圖

(圖片來源:veer圖庫)

地球大約8%的陸地表面被地衣所覆蓋,從赤道到極地,從平原到高山,在荒漠、草原、森林,到處都有地衣的倩影。像中國科學(xué)院昆明植物研究所的科研人員在第二次青藏高原科考中,就曾經(jīng)一口氣發(fā)現(xiàn)了11個地衣新種,并建立了擬沉衣屬。

地衣的分布和生長環(huán)境非常廣泛。在各類天然基物如巖石、土壤、樹木和苔蘚上,都能見到地衣的生長。分布非常廣泛。還有些調(diào)皮的地衣生長在人造材料上,如布、紙、玻璃、絲綢、雕塑、油漆、木器、鐵器等,它們是考古學(xué)家的真愛,借助它們可以做很多考古上的發(fā)現(xiàn)。有些地衣其實(shí)還更調(diào)皮,例如生長在鳥的羽毛上,甚至是活體的昆蟲和烏龜上。

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地衣承載著人類的星際移民夢想

人類一直在努力擁有更長的壽命,而在這方面,地衣可以說是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了人類的夢想。我國科學(xué)家在貴州省發(fā)現(xiàn)過一塊疑似地衣的化石,推斷其已享有6億歲高壽。須知在地球46億年的時間軸上,高等植物在4.3億年前才探出頭。

茶漬屬地衣

(圖片來源:中國科學(xué)院微生物研究所 楊秋霞 供圖)

想象一下遠(yuǎn)古洪荒時代,真菌和藻類被潮汐推搡著,歡欣鼓舞地從淺海登陸地面,結(jié)合形成地衣,登陸一個不可知的新世界,然后開始任勞任怨、不辭辛苦地改造陸地。它們分泌出地衣酸,腐蝕和溶解巖石;當(dāng)?shù)匾滤劳龊螅z體腐化,和被它分解的巖石顆粒混合在一起,跟時間一起歸于永恒的沉默。它們終于造就營養(yǎng)豐富的土壤,終于孕育出萬物生光輝的生命世界。

石蕊屬地衣

(圖片來源:中國科學(xué)院微生物研究所 楊秋霞 供圖)

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既然能“塑造”地球,那可以“塑造”其他星球嗎?

科學(xué)家也是這樣想的。

2005年、2007年,他們先后兩次將不同的地衣送入太空,經(jīng)歷真空、失重、溫度劇烈變化、殺傷力極強(qiáng)的宇宙射線輻射等殘酷條件的考驗(yàn),它們終于一息尚存地返回地球,不負(fù)眾望地恢復(fù)了元?dú)猓匀桓霭l(fā)前一樣神氣活現(xiàn)。

所以,對火星或某些衛(wèi)星進(jìn)行生態(tài)改造以適合高等植物甚至人類生活,地衣或許是最合適的生物類群。科學(xué)家們希望進(jìn)行更多實(shí)驗(yàn),如人為營造類似月球和火星的地面環(huán)境來種植地衣。如果成功,人類有望在外星球以種植地衣的方式改造外星的大氣與土壤,進(jìn)而引入更高等的植物和動物,重建類似地球的生態(tài)系統(tǒng),建立欣欣向榮的“新地球”。

人類的星際移民夢想,在地衣身上閃閃發(fā)光。

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結(jié)語

地衣在漫長歲月中悄然塑造了地球的面貌,當(dāng)我們滿懷憧憬地提出“人類可以通過地衣再打造一個星球嗎?”這一宏偉設(shè)想時,不得不正視現(xiàn)實(shí)的復(fù)雜性與挑戰(zhàn),這要求我們不僅要深入理解地衣的生物學(xué)特性及其與環(huán)境的相互作用機(jī)制,還需掌握先進(jìn)的航天技術(shù)、生態(tài)工程以及長期維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的方法。

更重要的是,這一設(shè)想提醒我們反思與地球的關(guān)系。在追求走向星空大海的同時,更應(yīng)珍惜并保護(hù)好我們唯一的家園。因此,利用對地衣的研究促進(jìn)地球生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與保護(hù),或許才是更為緊迫且意義重大的任務(wù)。

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