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沒有艷麗的花朵,不為棟梁之材,卻悄然地改變著地球的生態(tài)環(huán)境,地衣是“地球上最頑強(qiáng)的生命”“荒漠拓荒者”“環(huán)境變化的晴雨表”。地衣研究者義無反顧地探尋著中國(guó)地衣資源家底、鍥而不舍地詮釋著藻菌共生奧秘。仰觀青藏高原之大、俯察地衣品類之盛!仍有大量物種亟待認(rèn)識(shí),與地衣結(jié)緣四十載,心無旁騖,樂在其中!
《青藏高原地衣多樣性》是作者四十余年對(duì)地衣研究取得的成果中的一部分,將本書獻(xiàn)給熱愛大自然、關(guān)注地衣生物,以及臺(tái)前幕后支持地衣學(xué)科發(fā)展和為地衣研究事業(yè)默默奉獻(xiàn)之人。
王立松
2023 年12 月19 日
《青藏高原地衣多樣性》自序
地衣是共生菌(mycobiont)與共生藻(phycobiont)或藍(lán)細(xì)菌(cyanobacteria)互惠共生組成的胞外共生群落,每一個(gè)地衣體就是一個(gè)微型生態(tài)系統(tǒng)。地衣的學(xué)名是菌藻共生中地衣型真菌的名稱,因此地衣系統(tǒng)也隸屬于真菌界。目前,全球已知的地衣約1.9 萬種(Lücking et al.,2017),其中中國(guó)約3000 種(魏江春,2018)。
地衣無根、莖、葉的分化,由上皮層、下皮層、髓層、藻層及假根等組成,根據(jù)地衣的生長(zhǎng)形態(tài),通常將地衣分為殼狀地衣(crustose lichens):地衣體緊貼基物生長(zhǎng),通常缺乏下皮層和假根,地衣體橫切面常與基物相連,無法從基物上剝離,直徑2 ~ 10cm,有的物種可達(dá)50cm 以上;葉狀地衣(foliose lichens):地衣體似葉片狀疏松附生于基物,具上下皮層,通常有假根或茸毛,地衣體橫切面呈薄片狀,直徑5 ~ 10cm,部分種類直徑可達(dá)20 ~ 50cm ;枝狀地衣(fruticose lichens):地衣體似樹枝或毛發(fā)狀,以基部固著基物,直立或懸垂,無上下皮層及假根,地衣體橫切面呈圓柱狀,一般長(zhǎng)3 ~ 5cm,部分物種可長(zhǎng)達(dá)數(shù)米。除以上三大類地衣生長(zhǎng)型外,還有多樣的形態(tài)過渡類型,如鱗片狀、鱗殼狀、痂狀、膠質(zhì)狀、絲狀等,但這些外形特征并不直接反映地衣的系統(tǒng)演化關(guān)系。
▲ 地衣生長(zhǎng)型
上:殼狀地衣[蜂窩橙衣(Caloplaca scrobiculata)];左:葉狀地衣[擬肺衣(Lobaria pseudopulmonaria)];右:枝狀地衣[金絲刷(Lethariella cladonioides)]
在旱生植被演替過程中,地衣在裸露巖石表面生長(zhǎng)是按殼狀地衣→葉狀地衣→枝狀地衣的順序出現(xiàn),其中殼狀地衣的生態(tài)適應(yīng)性尤為廣泛,不僅在熱帶雨林中組成群落,而且在極高山、干旱河谷及沙漠等極端環(huán)境中也組成群落,它們緊貼基物生長(zhǎng)的群落結(jié)構(gòu),能夠有效抵御強(qiáng)風(fēng)、極寒、缺氧、強(qiáng)輻射、干旱、高溫等惡劣環(huán)境,而葉狀地衣和枝狀地衣疏松附生基物的群落結(jié)構(gòu)較適應(yīng)林內(nèi)蔭蔽潮濕環(huán)境。
從南、北兩極到赤道,從熱帶到高山甚至沙漠中心都有地衣的分布,南極地衣在–60℃下正常生活,抗凍實(shí)驗(yàn)證明,干燥的地衣體甚至在–196℃的液氮低溫中存放數(shù)日仍有生命活性,一些地衣能承受70℃的地表高溫,地衣在低溫、低氧、強(qiáng)輻射、干旱等極端環(huán)境中的生態(tài)適應(yīng)性當(dāng)屬陸生生物之冠(Hawksworth et al.,1995 ;Mee?en et al.,2013a,2013b ;Nash,2008)。地衣不僅附生在巖石、土壤和樹干,甚至塑料、鐵器、玻璃表面也有地衣生長(zhǎng),地衣生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的色素和地衣酸類化合物能抵御高海拔強(qiáng)輻射,通過地衣酸對(duì)巖石的螯合作用,可以產(chǎn)生生物風(fēng)化,制造出原始土壤,逐漸改變巖石表面貧瘠的生態(tài)環(huán)境,為其他生物創(chuàng)造最基本的生存條件,地衣被譽(yù)為“先鋒生物”(姜漢僑等,2004)。
▲ 微孢衣屬(Acarospora)、茶漬屬(Lecanora)、網(wǎng)衣屬(Lecidea)、石黃衣屬(Xanthoria)在極高山巖石表面組成的地衣群落
一些地衣能在含水量低于5% 的極端干旱環(huán)境中正常生活(Nash,2008),在干旱、高溫的沙漠環(huán)境中,這些地衣常集聚生長(zhǎng)形成“地衣生物結(jié)皮”生態(tài)群落,充分反映出地衣對(duì)極端嚴(yán)酷環(huán)境的卓越適應(yīng)性,因此地衣也被稱為“拓荒者”,在沙漠生態(tài)修復(fù)中具有重要的生態(tài)學(xué)意義。
▲ “地衣生物結(jié)皮”生態(tài)群落
腦紋柄盤衣(Anamylopsora undulata)、甘肅鱗茶漬(Squamarina kansuensis)、野糧衣屬(Circinaria)、盾鏈衣屬(Thyrea)、石果衣屬(Endocarpon)等組成的地衣生物結(jié)皮。拍攝于甘肅省酒泉市,海拔1760m
地衣不僅是生物群落中的一個(gè)重要組成部分,也是一類經(jīng)濟(jì)資源,廣泛應(yīng)用于香料、染料、化工原料、醫(yī)療衛(wèi)生及民間食藥用等領(lǐng)域,目前中國(guó)已知民間食藥用地衣142 種,隸屬于16 科、43 屬(丁恒山,1982 ;王立松和錢子剛,2012 ;魏江春等,1982 ;Yang et al.,2021)。地衣也是金絲猴、馴鹿、麝和藏巖羊等野生動(dòng)物食物鏈中的重要一環(huán),其中地衣占滇金絲猴取食量的75% 以上(Kirkpatrick et al.,2001),調(diào)查發(fā)現(xiàn),滇金絲猴不僅取食長(zhǎng)絲蘿(Dolichousnea longissima),小孢發(fā)屬、肺衣屬、腎島衣屬等50 余種地衣也在滇金絲猴食譜中,這些地衣的分布范圍與依賴地衣為食的野生動(dòng)物息息相關(guān),在野生動(dòng)物遷徙路線和棲息地的保護(hù)中具有重要意義。
▲ 滇金絲猴取食長(zhǎng)絲蘿(Dolichousnea longissima)。王晉朝拍攝于云南省德欽縣,白馬雪山,海拔3900m
當(dāng)前全球生態(tài)環(huán)境保護(hù)問題備受關(guān)注,在全球氣候變暖、人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響的今天,經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)是人類面臨的艱難抉擇。地衣是地球龐大生態(tài)系統(tǒng)中不可缺失的重要組成部分,不僅在生物演化、生態(tài)環(huán)境中扮演著重要角色,而且在極端環(huán)境中的生態(tài)適應(yīng)性也堪稱典范,但在人類造成的環(huán)境污染面前卻不堪一擊,大氣污染和水污染使地衣藻菌共生聯(lián)盟在短時(shí)間內(nèi)解體死亡,地衣的生長(zhǎng)狀態(tài)對(duì)其所在環(huán)境的優(yōu)劣有顯著的指示性,因此地衣是環(huán)境監(jiān)測(cè)的“晴雨表”、環(huán)境變化的“ 預(yù)警生物”(Nimis and Purvis,2002)。
青藏高原蘊(yùn)藏著全球最獨(dú)特的自然資源,高原冰川、河谷、草甸、植被、野生動(dòng)物讓人流連忘返,峭壁、巖石和樹干附生的形態(tài)各異、五彩斑斕的地衣也是青藏高原一道獨(dú)特和亮麗的風(fēng)景線。青藏高原是地衣繁衍的樂園,孕育了全球最奇特的地衣生物,不僅是中國(guó)地衣生物資源的重要儲(chǔ)備基地,也是特有和孑遺類地衣的天然基因庫(kù)。
▲ 青藏高原西北部巖面附生地衣生態(tài)景觀
蜂窩橙衣(Caloplaca scrobiculata)、鱗餅衣(Dimelaena oreina)、石黃衣(Xanthoria spp.),以及黑瘤衣(Buellia spp.)、餅干衣(Rinodina spp.)等多種組成地衣群落。拍攝于新疆維吾爾自治區(qū)阿合奇縣,海拔2904m
青藏高原的地衣生態(tài)與資源保護(hù)已刻不容緩,公路修建和水電站建設(shè)局部破壞了地衣的生態(tài)環(huán)境,汽車尾氣排放、筑壩蓄水使一些地衣物種瀕臨絕跡:曾在滇西北分布的中國(guó)特有種中華皰臍衣(Lasallia mayebarae),2005 年最后一次在原產(chǎn)地記錄后已再無蹤跡;云南和四川交界的金沙江干熱河谷沿線筑壩工程,導(dǎo)致特有種美色臍鱗(Rhizoplaca callichroa)正在消失,蓄水造成的環(huán)境變遷也使河谷中其他地衣物種岌岌可危;不僅如此,民間使用的經(jīng)濟(jì)地衣資源被無序采收,導(dǎo)致石耳屬、樹花屬、肺衣屬、島衣屬、地茶屬、金絲屬等資源量急劇銳減、群落分布范圍大大縮小,如傳統(tǒng)食用地衣美味石耳(Umbilicaria esculenta)在青藏高原分布極少,當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)出售的此類商品被云南石耳(Umbilicaria yunnana)、皮果衣(Dermatocarpon miniatum)、皰臍衣(Lasallia spp.)等屬種替代,使與美味石耳形態(tài)近似的其他屬種也慘遭破壞,特別是喜馬拉雅地區(qū)特有藥用地衣紅雪茶(Lethariella spp.),曾在1981 年“第一次青藏高原橫斷山綜合考察”中海拔3200m 處有分布記錄,如今在3700m 以下已很難見到……
▲ 云杉和柏木樹冠附生的中國(guó)特有種金絲帶(Lethariella zahlbruckneri)。拍攝于西藏自治區(qū)類烏齊縣,海拔4340m
在全球氣候變暖、人為干擾日益嚴(yán)重的今天,“青藏高原的地衣生物組成及分布如何?”“地衣群落對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)如何?”等一系列問題備受關(guān)注,《青藏高原地衣多樣性》(王立松著. 北京 : 科學(xué)出版社, 2024. 9)一書從近9 萬號(hào)標(biāo)本和鑒定的700 余種地衣中,提出211 種在不同植被生境中的主要附生地衣代表物種,以反映當(dāng)前青藏高原地衣群落的基本組成及分布情況,為進(jìn)一步深入開展青藏高原地衣群落演化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源利用與保護(hù)等研究提供參考。
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值得注意的是,地衣至今仍無法人工培養(yǎng),而自然界中的地衣生長(zhǎng)極為緩慢,有報(bào)道顯示,葉狀地衣生長(zhǎng)速率為0.5 ~ 4mm/a、枝狀地衣為1.5 ~ 5mm/a、殼狀地衣為0.5 ~ 2mm/a,因此地衣一旦被破壞,恢復(fù)將極為緩慢(Nash,2008)。盡管其中少數(shù)物種已經(jīng)被列入國(guó)家或地方保護(hù)名錄(生態(tài)環(huán)境部和中國(guó)科學(xué)院,2018 ;孫航和高正文,2017),但保護(hù)實(shí)施困難,主要原因是民眾及管理者對(duì)地衣生物缺乏認(rèn)識(shí),不僅需要加強(qiáng)地衣知識(shí)和科普的宣傳,而且需要得到地方政府和管理部門的重視、科學(xué)規(guī)劃利用與保護(hù),確保資源永續(xù)利用。
本文摘編自《青藏高原地衣多樣性》(王立松著. 北京 : 科學(xué)出版社, 2024. 9)一書“第1 章 引言”“自序”“前言”,有刪減修改,標(biāo)題為編者所加。
(第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究叢書)
ISBN 978-7-03-079364-5
責(zé)任編輯:郭允允 趙 晶
本書按照森林(半常綠雨林與常綠闊葉林、硬葉常綠闊葉林、落葉闊葉林、針闊混交林、常綠和落葉針葉林)、高山灌叢、草甸(高山草甸、荒漠草地)、高山流石灘、干旱河谷(金沙江干熱河谷)進(jìn)行地衣分類研究,反映了當(dāng)前青藏高原地衣生物群落的基本組成和生態(tài)環(huán)境,共涉及211 種,隸屬118 屬、38 科,含青藏高原特有及瀕危物種、近年國(guó)內(nèi)外在本地區(qū)發(fā)現(xiàn)的新屬種、新記錄屬種,以及重要經(jīng)濟(jì)地衣資源。
本書可供環(huán)境保護(hù)、生態(tài)學(xué)、植物學(xué)等領(lǐng)域的管理人員和研究人員參考,也可以為制定生態(tài)保護(hù)、資源利用等政策提供依據(jù)。
(本文編輯:劉四旦)
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