1500年多前的植物复苏了，这个“小矮人”竟然这么顽强 | 张力
张 力 · 深圳市中国科学院仙湖植物园副主任、研究员
格致论道·湾区第14期 | 2021年12月7日 广州
大家好，我叫张力，来自深圳市中国科学院仙湖植物园。我的研究对象是苔藓植物。
上面就是挂满水珠的美丽苔藓。我不知道大家对苔藓植物了解多少，其实它是植物界里的第二大类群，种类之繁盛仅次于被子植物。在中国它的种类也不少，有大约3300种。从入门到现在，我研究了30多年苔藓，发现过很多有趣的苔藓种类。
这是在我的学术生涯中发现的第一个新种，它叫香港网藓。右图是它在野外生长的状态，左侧是线条图，是用显微镜观察它后画出来的。因为苔藓比较小，如果要研究它的科属与来龙去脉，我们必需要通过显微镜才能看得清楚。这是我们发现的贵州短角苔。它生长在喀斯特的地区，是我3年前在贵州采集时发现的。拟短月藓的发现就更有意思了，我们让它“死而复生”。在《中国高等植物红色名录》中，拟短月藓曾被正式宣布为中国苔藓植物里唯一野外灭绝的种类。幸运的是，我于2012年夏天在西藏亚东县的一次野外考察中，发现了一株很像它的苔藓。当时并不能完全确认，于是我们将标本带回了实验室。经过两年多的研究，我们才确认它就是拟短月藓。兜叶小黄藓是我们2014年在西藏墨脱——中国最后一个通公路的县找到的。这个小黄藓非常稀有，它的原产地在云南的西北部、西藏的东南部，分布范围非常小。上图是这个物种首次在野外环境下拍摄的照片。我主要从事的工作是苔藓分类学研究，研究的标本来源于野外，所以我需要到野外去采集。我在野外工作的这些年，也发生过一些危险的事情，包括挨饿、遇到蛇虫、摔跤、迷路、被蚂蟥叮咬等等。有一次在野外，我的手背被两只马蜂叮了两口，一开始只是很痛、很肿，当时我觉得没什么大问题，就继续工作。结果过了半个多小时，我开始出现头晕、发热、脱水、汗流不止的症状。那一次我刚好是和一位师兄一起去的野外，他看到我这个情况，就觉得很危险，马上送我去看急诊。到了医院以后，医生说如果再晚点来的话，很可能会有生命危险。还有一次，我们在香港的一座山上做野外调查。由于到天黑时没有及时出来，所以被困在了山上面。当时我们很犹豫，有人坚持说走出去，有人说留下来。最后我们听取了一位有经验的队友的建议，他说现在冲出去危险更大，所以我们选择了一个较为安全的地方，在山上待了一个晚上。第二天天亮我们走出去后，见到了连夜寻找我们的警察。他们说，为了寻找我们这几个遇险的人，那天晚上海陆空都出动了，后来还上了当地一些主流媒体的报道。在野外会遇到各种各样的事情，能看到很多美景，也能采集到很多标本。我们研究的材料大部分都来自受人为干扰比较少的地方，所以我和我的团队经常会到比较偏僻的野外去采集。过去30年，我走过了除南北极以外的六大洲，足迹遍及中国2/3以上的省份，采集了2万多份标本。
其实很多珍稀的研究材料和标本，不一定是来自野外或者很偏远的地方，我们在城市周边也能发现很多宝贝。像我们比较熟悉的澳门，它是世界上人口密度最高的城市，在2020年，其人口密度达到了每平方公里2.08万人。但在澳门这种人口压力很大的地方，我们也发现了一个新的苔藓物种。澳门的原始的植被已经基本没有了，只有在很偏远的地方还剩下一些零星的次生林。上图展示的已经算是澳门最好的森林了。这种苔藓叫齿叶凤尾藓，它很小，也很美丽。为了采集这个苔藓，我们去到九澳湿地进行考察。然后我们就发现了它。这个植物体很小，只有两三毫米高。我们不敢确定它是不是齿叶凤尾藓，就采了标本带回实验室，在显微镜下对它进行观察。经过仔细、全面的研究，结果令人意外：这个标本不是齿叶凤尾藓，而且我们也找不到任何与它一样的已知物种，这说明它是一个新的物种。▲ 2011年发表于Journal of Bryology
由于这个新种是在澳门发现的，所以我们把它命名为澳门凤尾藓。至今它仍是唯一一个以澳门命名的苔藓植物。澳门凤尾藓只生长在非常狭小的地方，而且我们后来再到野外都未能找到。因为它很稀有，随时有灭绝的风险，所以我们在实验室进行了组织培养的工作。我们希望能够在实验室长出小苗，然后把小苗回归到野外，以减少这个物种灭绝的风险。这个工作正在进行中，我们期待能够取得成功。可能有人会问，你研究了这么多年苔藓，那么苔藓究竟有什么意义呢？相信大家在城市里都会看到上图这样的景观：在一堵墙上，除了一些苔藓外，其他东西都不长。我们也会见到一些生长在石壁缝隙里的苔藓。雨后不久，原本看似枯萎的苔藓很快便会恢复到生机勃勃的状态。在混凝土壁这样的环境下，因为没有土壤，水分也很难保留，所以其他植物或者小动物都生活不了。苔藓往往会成为此处的第一批定居者，所以它们也被称为先锋植物或者拓荒者。苔藓来到这样的地方后会逐渐生长，原本的植物体将变成有机物和养分。它会改良环境，吸引植物、昆虫或者小动物迁徙进来，让生态越来越丰富。苔藓是拓荒者，它们也是最早登陆的植物。5亿年前，地球上的生物都生活在水里，因此当时的陆地满是荒芜、了无生机。自那时开始，苔藓逐渐从水里向陆地上发展繁衍，然后不断扩展到内陆。随着时间的推移，地球的面貌也逐步发生改变，陆地从原来的荒芜变得生机勃勃，衍生出各种各样的生物，包括人类。既然苔藓能够担当先锋者或者开拓者的角色，它们必然有“过人之处”。那么苔藓有哪些特性呢？第一，苔藓的结构简单，缺少维管组织，个体很小，一般都是以厘米甚至毫米计的。如果苔藓有二三十厘米高，就已经算很大了。正是因为苔藓的个体小，所以它只需要很小的空间、很少的水分和养分就能生存。第二，苔藓不会开花结果，它是用孢子来繁殖的。孢子的特性就是数量很多，只要有1%甚至比这小的比例，其萌发数目就很可观了。第三，苔藓是变水性的植物。变水性指的是苔藓身体里的水分含量会随着环境的变化而变化。比如广东的冬季比较干燥，下雨很少，但是夏天六七月份时湿度很高。那么在干燥的时节，苔藓身体内的水分会逐渐减少。如果环境持续干旱，它就会进入休眠的状态，但不会死掉。等到雨季有水分来临的时候，它会很快恢复生机。这个短片展示了苔藓从干旱状态到吸收水分后奇迹般的变化。我们可以看到植物体很快就变绿了，光合作用很快得到恢复。这是苔藓最重要的特性，是它们得以承担开拓者角色的因素之一。苔藓的生存能力极强，它们能在大部分植物都不能生存的苛刻环境里生存，包括两极和高山。它们的生存策略有：第一，苔藓长得一般比较矮小，不会被狂风吹倒；第二，苔藓通常是很多植株抱成团长在一起的，这样可以减少水分的流失；第三，有些苔藓的叶子尖端是白色的。大家都知道，白色可以反射阳光，如果阳光很强的话，白色的叶子就可以把多余的阳光反射出去，这是一个很聪明的策略；第四，如果生在戈壁滩，苔藓就会长成多肉的样子，这意味着它的保水能力很强。苔藓的生命力究竟有多强？几年前，英国科学家采用钻探采样的方法，在南极海岸的永久冻土层（土表以下1.4米）采集了一些苔藓样品。经测定，这些样品已经在地下埋藏了至少1530年。这些样品被拿到实验室进行解冻、培养，一个多月后，科学家们发现这些苔藓居然能复苏，并且长成新的植物体。虽然它们长期被埋藏在黑暗、寒冷、缺水的恶劣环境，但依然能成活，它们的生命力远超人们的想象。除了生存以外，物种还要繁衍下一代才能延续下去。苔藓的雌雄异株的比例超过60%，远比被子植物高，加上不少苔藓生长在干旱的地方，水分也难以保证。如果要通过有性方式繁衍下一代，这是非常大的挑战。但不用担心，经过亿万年的演化，它们有着非常多样化的无性繁殖方式，即通过我们常说的“克隆”，繁衍出和母体一模一样的东西。正是因为克隆方式的存在，即便苔藓未遇到异性植株，它们依然能够生生不息。虽然苔藓很小，并不起眼，但它们聚在一起时所产生的生态功能却不小。左图是我在四川北部拍的一张照片，它展示的是高山杜鹃林下的苔藓群落。这里的苔藓长得很茂盛，如同席梦思一般。在雨季，水分会被苔藓截留下来。到旱季的时候，再把水分缓慢地释放出去。这就带来了风调雨顺的小气候。右图展示的是贵州南部的泥炭藓沼泽地，它也有类似的功能。泥炭藓有一个世界之最，它是世界上吸水量最高的植物，吸水量可达自身干重的10-25倍，保水能力非常强。所以如果一座山上有泥炭藓沼泽的话，就相当于有了一座小水库。正是因为泥炭藓有着超强的吸水能力，在第一次世界大战的时候，由于战争激烈，药棉短缺，泥炭藓就曾作为药棉替代品包扎伤口。它也曾被用作卫生巾和婴儿尿不湿的原材料。现在泥炭藓主要是用于栽种花木，特别是高端的花木，比如家里养的兰花基本上都会用到泥炭藓作为培养基质。苔藓也是某些生境中非常重要的成分，会参与一些自然景观的形成。比如在美丽的九寨沟，苔藓就担当了很重要的角色。此外，它还能为一些小动物和昆虫提供栖息的场所和食物。对于人类来说，苔藓还与我们的环境和生活有关。一些生物技术公司会把苔藓作为原材料，培养或者提取有用的化学物质，用于生产药物。此外，苔藓也可以监测环境污染。
近些年来，越来越多的人被苔藓这种低调的美吸引。它们在园林园艺上的使用也越来越广泛，包括小的生态瓶、花艺、苔藓墙等等。既然市场对苔藓有需求，那么就需要有苔藓的供给，而这也导致了一些问题。我们在市场所见到的苔藓中，有不少是从野外直接采挖的。上图中被采挖的泥炭藓以及购物平台中贩卖的白发藓就是实例。这种做法既破坏了环境，也对资源造成了危害。除了园林园艺方面的需求导致的野生苔藓资源破坏外，苔藓所面临的威胁与其他类群的生物差不多，包括生态环境的破坏和全球变暖。从上世纪中叶开始，人类正以前所未有的速度破坏和影响着地球，这种影响甚至超越了自然的力量。生物多样性的丧失也变成了人类面临的最大问题之一，这关系到人类的生存。因此，苔藓需要得到保护。在一些地方已经有人采用人工方式培育苔藓。我认为这是值得鼓励的做法。因为这既可以带来商业效益，同时也可以把对苔藓生态的影响减到最低，以减少对环境的破坏。值得欣慰的是，在2021年9月，国家颁布了最新版《国家重点保护野生植物名录》，首次将5种苔藓植物列入重点保护植物名录。中国有大概3300种苔藓，列入名单的仅占总数的千分之1.5，这个比例是很低的。但这也是从0到1的变化，保护苔藓终于有了法律依据，我对此持审慎乐观的态度。最后，希望大家能多多了解、关注、喜欢苔藓。在去野外的时候，如果我们能略微凑近它，借助一个放大镜，就可能看见一个平常被我们忽视，但却美丽而神奇的苔藓世界。
让我们一起努力，共同保护好这一群美丽的植物王国小矮人！
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