地衣是藻菌互惠共生形成的一类特异化真菌,也是一类重要的生物资源。云南是中国重要生物类群的天然基因库,也是中国地衣生物多样性最丰富的代表地区。中国科学院昆明植物研究所研究员王立松,坚持地衣分类学研究38年,采集了5万多种标本。在SELF讲坛上,王立松带领我们微观极端环境中的地衣世界。
我叫王立松,我来自昆明植物研究所。大家可能都会很熟悉的一个名词叫青苔,青苔包含了很多的生物物种,包括真菌、地衣、苔藓、藻类等等。我研究的主要是地衣。
地衣到底是什么东西?假如我们把地衣体切开,在显微镜下看,绿色的是藻类,白色的是真菌。我们打一个比方,把白色作为一个男生,绿色作为一个女生,这就不是我们所看到的真菌或藻类了,它是可以共生的。这里要强调,一定是共生藻或者共生菌,也就是它的特异化。
在这种情况下,举一个简单的比例。真菌的孢子飞到世界上任何一个角落,它一旦看到了适合它的“女生”,它就会产生共生。这时候,藻类就会跟真菌说:“你给我盖房子,你得保护我。”那么真菌就给他盖了房子,也保护了它。但是藻类也会跟真菌说:“我给你做饭。”这就是光合作用提供氮素营养给真菌,所以互生关系就产生了。
我们在哪里可以看到地衣呢?在北京、上海、广州是看不到地衣的。但是我们到野外,就可以看到树干上、树枝上、建筑物表面,甚至是玻璃表面,都是有地衣的。在一些特殊的环境里,比如说在干旱的沙漠地区,或者是一些高海拔地区,我们可以看到一些动物死去了以后,骨骼深面也长满了地衣,甚至牙齿表面都会有地衣的出现。
在云南一些少数民族地区,结婚宴席上总会有一道特殊的菜,是用树花做成的。树花是一种地衣,用来凉拌着吃。我们问当地老乡,你们为什么每一次结婚的婚宴上都有这么一个菜呢?他们说这象征伉俪的永久和好。还有一种可能,是不是老百姓很早以前就有祖传的认识——地衣是共生的关系呢?
像云南肺衣,早期50年代的时候是困难时期,这种地衣是当地人用来充饥的,现在作为旅游食品已经到处都有了。这个地衣是石蕊试剂提出的一个原料地衣体。地衣在动物的食物链里十分关键。我们都知道金丝猴,但是很少有人知道地衣。金丝猴在越冬的时候,因为冬季的时候没有果实,也没有嫩叶,所以它在越冬的时候,主要是靠吃地衣维持生计。
实际上地衣的生态学意义非常重要,特别是在极端环境里面,地衣尤显突出。在海拔4500-6000米的高山,如果我们顺着这个山脊往上爬的时候,我们已经很少看得到其他植物生长。但是我们爬到悬崖绝壁的时候,却可以看到五彩斑斓的地衣,在这里长得非常良好。
在干旱和极端高温的环境里,比如沙漠中心,同样也能看到一些地衣。这些地衣在沙漠的表面形成结皮,就是我们俗称的“地衣地毯”。它可以改变沙漠的游动环境,为其他生物登陆创造一个最基本的条件。
其实地衣在植物的演替过程中起到了很重要的作用,在地衣生长的过程中,分泌的地衣酸可以把它的基物,比如石头表面的生物分化掉。这种生物分化就让一些孢子类的植物,比如苔藓、蕨类这些植物,就可以在很少的土壤里面生长,等它生长到一定的时间以后,它会风积更多的土壤,这样苍天大树就会重新生长,这就是植物演替中的“先锋生物”。
地衣也是一个最佳的生物监测材料。左边的照片是2006年我在昆明植物园拍的,昆明植物馆距离市中心只有十公里。等我2016年拍的时候,同样一棵树,同样的地点,随着城市的扩大,地衣已经消失殆尽了。原因很简单,尽管地衣的生物适应性很强,但是它对环境的要求是非常敏感的。
在我们的工作中,我们也会发现一些新物种,比如像照片中的地衣物种,是在热带地区刚刚发表的新物种。还有一些新物,比如上图的物种,只在局部的某个山头上发现。我们就推测,这可能是找到了避风港而保护下来的一个新物种,还在这么一个很小的环境里,只产生了一个独立形成的繁衍过程?这些都是科学上有待于去解决的问题。
有些物种已经消灭了,比如中华疱脐衣。它并没有那么好看,原来的分布记录只在台湾阿里山和云南的丽江玉龙雪山。我2005年去的时候,最后拍到这个照片,也采集了这份标本,从那以后这个标本就消失在所有研究者的眼里。到目前为止,中国还没有一个对地衣的红色名录和红皮书,我们也希望以后能做这方面的工作。
我们目前要做的工作是什么呢?在中国,目前地衣有92%的物种不清。高等植物或者是有花植物,92%的物种可能是清楚的,地衣是刚好相反的。我们的首要问题,就是要澄清地衣的家谱和资源的分布。同时,我们也关注另外一些问题,比如藻菌共生。地衣生长得非常慢,它的自身代谢产物可以做药、香料。如果我们长期依赖于自然资源,这会是一个极大的破坏。
伟大的科学家霍金刚刚去世,他曾经预言过,人类在不久的将来即将离开地球。
现在我们还没有发现一个像地球这样的蓝色星球,2020年中国也要去火星尝试考察。还有月亮,它的表面是极端的缺氧,还有高辐射等等,是一个非常冷酷的星球。怎样去那些地方定居呢?最简单、最直观的想法是做一个玻璃罩子,在里面住十天可以,一个月可以,一年也可以,但是让人在那儿永远地繁衍下去,这让人难以想象。所以,我们需要改造这个星球的表面环境,可能地衣就是一个先遣队。
现在有些发达国家在做地衣园,比如芬兰,这是很好的宣传,也是很好的警示。但到目前为止,中国还没有一个地衣园,我们正准备筹建。这是全世界搞地衣的所有人马。第一张照片是2016年在芬兰开会的时候拍摄的,大概有200人,也就是每个国家分一个人,其实不多。下面的照片是我们在昆明主办的地衣研讨会,总共50个人。
我们研究的人员也是寥寥无几,西南地区只有7个人,现在我们还在坚守。所以我们更希望,更多的年轻人能够加入到我们这个行列里。照片上的字是一个著名的植物学画家送给我的,“地衣有缘,人衣有缘,与地衣为伍者,信也。”