北極地區(qū)尚是凜冬,千里冰封,難覓生機(jī)。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?fù)?dān)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(yán)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(dá)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(tǒng)稱),但實際上地衣(Lichen)與它們有著本質(zhì)上的區(qū)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(dān)子菌門真菌,和作為共生藻(Phycobiont)的藻類或藍(lán)細(xì)菌。真菌菌絲為共生體提供支撐保護(hù),以及水分和必需的礦質(zhì)元素等營養(yǎng),而藻類細(xì)胞則通過光合作用供應(yīng)糖分等能量物質(zhì),兩者互相支持,在貧瘠的環(huán)境中占據(jù)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(zhì)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(tài)系統(tǒng)的演替過程中出現(xiàn),在生命荒漠里對動植物的生存及生態(tài)演替起到了非常重要的作用。



頑強(qiáng)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(tuán),但它卻能憑借這些分支像海綿一樣攔截空氣中凝結(jié)的水汽,并不依賴從所處的基質(zhì)中汲取水分,所以即使在很干旱的環(huán)境里也能存活。


鹿石蕊能通過休眠熬過殘酷嚴(yán)冬而不死亡,在北極苔原這樣的嚴(yán)寒中也能長期穩(wěn)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(zhàn)略儲備糧食。依靠超強(qiáng)的極端環(huán)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(yōu)質(zhì)地塊,馴鹿之間甚至不惜訴諸爭斗。鹿石蕊學(xué)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(dāng)然,現(xiàn)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(tài)結(jié)構(gòu)由共生的真菌給予支撐,因而學(xué)界在給地衣進(jìn)行分類學(xué)命名時,一致以真菌部分為準(zhǔn),每種地衣的學(xué)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(gòu)成地衣的真菌絕大多數(shù)是子囊菌,少數(shù)為擔(dān)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(jìn)行營養(yǎng)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(jié)構(gòu)——粉狀的粉芽(Soredia),將真菌和藻類細(xì)胞包含在一起,由風(fēng)攜帶擴(kuò)散。

通過共生體分枝末端的真菌子囊盤(Apothecia)產(chǎn)生有性孢子,鹿石蕊還能進(jìn)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(huán)境有多差

盡管鹿石蕊繁殖擴(kuò)散和抵抗極端環(huán)境條件的能力很強(qiáng),但它對環(huán)境干擾和污染卻很敏感。在常見環(huán)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(huán)境被污染,鹿石蕊需要花費(fèi)數(shù)十年才能恢復(fù)。如此看來,在城市周邊和一些污染嚴(yán)重的地區(qū),我們可能永遠(yuǎn)也看不到包括鹿石蕊在內(nèi)的這些特別而又脆弱的地衣了。

另外有觀點認(rèn)為,地衣太過繁茂會影響植物種子發(fā)芽,阻礙生態(tài)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(dāng)?shù)氐纳锒鄻有浴?/p>


地衣通常被認(rèn)為具有富集環(huán)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(fā)生以來,周邊廣大區(qū)域內(nèi)的鹿石蕊等地衣吸收了放射性物質(zhì),然后又被馴鹿取食并積累在體內(nèi),最終在馴鹿的肉和奶制品中檢測到放射性信號。

二十世紀(jì)五十年代起,前蘇聯(lián)在北極地區(qū)的新地島進(jìn)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(dǎo)致即使在今天,產(chǎn)自挪威的馴鹿產(chǎn)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(rèn)識它

寒冷苔原上生長的鹿石蕊離我們其實并不遙遠(yuǎn)。不妨回憶一下中學(xué)化學(xué)課本里的“紫色石蕊、酸紅堿藍(lán)”,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(jì),現(xiàn)代化學(xué)奠基者、科學(xué)家羅伯特·波義耳(Robert Boyle)偶然發(fā)現(xiàn),地衣含有能在酸、堿溶液中變色的物質(zhì),并從中提取出水溶性色素石蕊(Litmus),繼而發(fā)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(dāng)時屬于足以載入科學(xué)史冊的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn),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(guān)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(xué)物質(zhì),被認(rèn)為具有抗菌、消炎和抗癌作用(但沒事別去吃)。還有研究發(fā)現(xiàn),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(dǎo)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(xué)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。