北極地區尚是凜冬,千里冰封,難覓生機。植物大都枯萎了莖葉,為來年的繁茂積蓄力量。在平安夜里拉雪橇給大家送去禮物的馴鹿,這時候也缺乏食物。

其實大可不必擔心。在漫長寒冬里,泛北極圈分布的馴鹿還有一種天然的儲備糧——潛藏在雪層下的鹿石蕊Cladonia rangiferina)。在嚴重缺乏其他食物來源時,在馴鹿的冬季食譜里,以鹿石蕊為代表的地衣類占比可達90%;即使在食物相對豐富的夏季也能有50%。冬季菜籃子雖略顯單一,但至少馴鹿們餓不著。



為什么鹿石蕊能在萬籟俱寂的冬季北極圈存活下來?答案得從地衣這類特別的生命形式說起。

地衣是什么

乍看之下,鹿石蕊等地衣像是不知名的植物或苔蘚(苔蘚確實是一些植物的統稱),但實際上地衣(Lichen)與它們有著本質上的區別。

每種地衣都是由兩類完全不同的生物形成的共生體(Symbiont),分別是作為共生菌(Mycobiont)的子囊菌門或擔子菌門真菌,和作為共生藻(Phycobiont)的藻類或藍細菌。真菌菌絲為共生體提供支撐保護,以及水分和必需的礦質元素等營養,而藻類細胞則通過光合作用供應糖分等能量物質,兩者互相支持,在貧瘠的環境中占據一席之地。


地衣中的共生菌通過分泌各種酸類化合物,分解地表巖石獲得礦質元素,而這一過程同時也積累了原始土壤。因此,地衣時常作為“先鋒物種”在陸地生態系統的演替過程中出現,在生命荒漠里對動植物的生存及生態演替起到了非常重要的作用。



頑強的“鹿角”

鹿石蕊的每個分枝通常有三、四個子分枝,形成高度分枝化的葉狀體(Thallus)。雖看上去是亂糟糟的一團,但它卻能憑借這些分支像海綿一樣攔截空氣中凝結的水汽,并不依賴從所處的基質中汲取水分,所以即使在很干旱的環境里也能存活。


鹿石蕊能通過休眠熬過殘酷嚴冬而不死亡,在北極苔原這樣的嚴寒中也能長期穩定生存。于是在北極圈寸草不生的冬季里,它成為了馴鹿的戰略儲備糧食。依靠超強的極端環境抵抗力,鹿石蕊能在北半球的高寒山地、北極苔原及寒帶針葉林廣泛分布,在溫暖的墨西哥灣也有它的身影。


有時為搶占長有鹿石蕊的優質地塊,馴鹿之間甚至不惜訴諸爭斗。鹿石蕊學名中的種加詞就源于拉丁語的馴鹿 Rangifer 一詞,英文通常也把它叫做 Reindeer Lichen(馴鹿地衣)或 Reindeer Moss(馴鹿苔蘚)——當然,現在你知道了鹿石蕊是地衣而不是苔蘚。馴鹿食用的地衣以鹿石蕊為代表,此外還包括雀石蕊(Cladonia stellaris)、林石蕊(C. arbuscula)、軟石蕊(C. mitis)等。


地衣是一類共生的生命體,其中的真菌和藻類分屬完全不同的生物門類,但共生體的形態結構由共生的真菌給予支撐,因而學界在給地衣進行分類學命名時,一致以真菌部分為準,每種地衣的學名代表的是其中的真菌;一般而言,只要地衣的共生真菌相同,即使搭配不同的藻類,也會被歸為同一物種。參與構成地衣的真菌絕大多數是子囊菌,少數為擔子菌。鹿石蕊的共生真菌是隸屬子囊菌門下的石蕊科石蕊屬,與其共生的藻類則是綠藻門的共球藻(Trebouxia)。


通常情況下,鹿石蕊可借助其葉狀體上斷裂下的小片段進行營養繁殖,食草動物采食時正好幫助它傳播;它也可形成地衣特有的無性繁殖結構——粉狀的粉芽(Soredia),將真菌和藻類細胞包含在一起,由風攜帶擴散。

通過共生體分枝末端的真菌子囊盤(Apothecia)產生有性孢子,鹿石蕊還能進行有性繁殖,只不過這樣的有性孢子如何順利完成完整的生活周期、與共球藻形成新的共生體,目前尚待研究。



它知道環境有多差

盡管鹿石蕊繁殖擴散和抵抗極端環境條件的能力很強,但它對環境干擾和污染卻很敏感。在常見環境污染物中,低濃度的重金屬和硫化物就能輕易殺死它。

鹿石蕊生長很緩慢,年平均生長速率只有4.8~11.1毫米。在沒有干擾時,一整片鹿石蕊的生長可超過百年;但如果食草動物過度取食,或者環境被污染,鹿石蕊需要花費數十年才能恢復。如此看來,在城市周邊和一些污染嚴重的地區,我們可能永遠也看不到包括鹿石蕊在內的這些特別而又脆弱的地衣了。

另外有觀點認為,地衣太過繁茂會影響植物種子發芽,阻礙生態演替,馴鹿取食地衣對高寒苔原帶來的適度干擾,可在一定程度上維持當地的生物多樣性。


地衣通常被認為具有富集環境污染物的能力;鹿石蕊能直接從空氣中吸收水分,加上緩慢的生長代謝,這使得它更容易在長期的生長過程中積累污染物。有觀察顯示,自1986年切爾諾貝利核泄露事故發生以來,周邊廣大區域內的鹿石蕊等地衣吸收了放射性物質,然后又被馴鹿取食并積累在體內,最終在馴鹿的肉和奶制品中檢測到放射性信號。

二十世紀五十年代起,前蘇聯在北極地區的新地島進行了一系列核試驗,釋放出的放射性元素污染了臨近的挪威。這導致即使在今天,產自挪威的馴鹿產品依然會被排斥。說不定傳說中圣誕老人的老家芬蘭的羅瓦涅米市(Rovaniemi)也受到了影響呢。


其實你早已認識它

寒冷苔原上生長的鹿石蕊離我們其實并不遙遠。不妨回憶一下中學化學課本里的“紫色石蕊、酸紅堿藍”,沒錯,用作酸堿指示劑的石蕊試劑,其制備原料正是取自鹿石蕊、紅頭石蕊等多種地衣。


十七世紀,現代化學奠基者、科學家羅伯特·波義耳(Robert Boyle)偶然發現,地衣含有能在酸、堿溶液中變色的物質,并從中提取出水溶性色素石蕊(Litmus),繼而發明了具有雙向指示性的石蕊試紙來檢測溶液的酸堿性。這在當時屬于足以載入科學史冊的開創性發現,后來英文短語 Litmus Test(石蕊測試)也被延伸為“試金石”之意,用來比喻“評判或決定事物的關鍵性因素”。


除此之外,鹿石蕊還含有富馬原島衣酸(Fumarprotocetraric Acid)和黑茶漬素(Atranorin)等多種活性化學物質,被認為具有抗菌、消炎和抗癌作用(但沒事別去吃)。還有研究發現,從朊病毒蛋白(Prion)感染的白尾鹿腦組織中分離出的致病蛋白顆粒,能夠被鹿石蕊的丙酮提取物所降解,從而可減弱朊病毒導致的傳染性海綿樣腦病的感染力。同樣的疾病放到牛和人中,就是我們熟知的瘋牛病和人的克雅病。

看來,鹿石蕊不單是馴鹿的盤中餐,或許還能成為我們研究疾病的突破口呢。


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本文是物種日歷第6年第43篇文章,來自物種日歷作者@蠶寶寶小子。

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馴鹿:石蕊這么好吃的東西,你們用在化學課?

圖文簡介

在漫長寒冬里,泛北極圈分布的馴鹿還有一種天然的儲備糧——潛藏在雪層下的鹿石蕊。