苔藓：支撑地球生态健康的不起眼的支柱

苔藓：支撑地球生态健康的不起眼的支柱苔藓为全世界生态系统中的植物生长奠定了基础，并且通过其大量的碳捕获能力，有可能在缓解气候变化方面发挥关键作用。在今天发表在《自然-地球科学》杂志上的一项研究中，主要作者大卫-埃尔德里奇博士和来自国际研究机构的50多位同事描述了他们如何从全球超过123个生态系统中收集生长在土壤上的苔藓样本，范围从茂盛的热带雨林，到贫瘠的极地景观，再到干旱的沙漠，如澳大利亚的沙漠。研究人员发现，在所调查的环境中，苔藓覆盖了惊人的940万平方公里，其面积大约相当于加拿大或中国。新南威尔士大学生物、地球和环境科学学院的埃尔德里奇博士说："我们最初对没有受到太多干扰的本地植被的自然系统与公园和花园等人为系统有什么不同感兴趣。因此，在这项研究中，我们想了解更多关于苔藓的细节，以及它们在为环境提供基本服务方面的实际作用。我们研究了在以苔藓为主的土壤中发生了什么，以及在没有苔藓的土壤中发生了什么。我们惊奇地发现，苔藓正在做所有这些神奇的事情。"事实证明，苔藓是植物生态系统的命脉，植物实际上从有苔藓这个邻居中受益。研究人员评估了苔藓为土壤和其他植物提供益处的24种方式。在有苔藓存在的土壤斑块中，有更多的营养循环，有机物的分解，甚至控制对其他植物和人有害的病原体。除此之外，苔藓可能有助于重新吸收二氧化碳。他们估计，与没有苔藓的裸露土壤相比，这种古老的植物前体正在支持从大气中储存64.3亿吨（或64.3亿吨）的碳。这些碳捕获水平与土地清理和过度放牧等农业行为的碳释放水平相似。埃尔德里奇博士说："因此，我们得到了所有来自土地利用变化的全球排放，如放牧、清除植被和与农业有关的活动--我们认为苔藓吸走的二氧化碳是六倍，所以这不是一比一，而是六倍。"研究人员说，土壤苔藓的积极生态功能也可能与它们对地表微气候的影响有关，例如通过影响土壤温度和湿度。苔藓究竟是什么？苔藓与维管束植物不同。它们有根和叶，但它们的根是不同的，有类似根的生长物，称为根茎，将它们固定在土壤表面。"苔藓没有普通植物的管道，这被称为木质部和韧皮部，水通过这些管道流动。但是苔藓通过从大气中吸收水分而生存。有些苔藓，如澳大利亚干燥地区的苔藓，在干燥时就会卷曲，但它们不会死，我们曾在100年后将苔藓从包装中取出，向它们喷水并看着它们复活。它们的细胞不会像普通植物那样瓦解。"埃尔德里奇博士说，如果没有苔藓，我们的生态系统就会有大麻烦。他感到惊讶的是，人们常常把苔藓看作是城市环境中的一个问题，而实际上它在自然界中发挥着重要的作用。"人们认为，如果苔藓生长在土壤上意味着土壤是不育的，或者有什么问题。但实际上，它正在做伟大的事情，你知道，在土壤的化学方面，如增加更多的碳和氮，以及在发生干扰时成为主要的稳定剂。"当通过土地清理或自然干扰失去苔藓时，这就失去了将土壤固定在一起的能力，导致水土流失。这意味着土壤将失去养分，失去微生物的栖息地，整个系统变得不稳定。苔藓甚至可以在受干扰的生态系统中起到救援作用。埃尔德里奇博士指出，在20世纪80年代初圣海伦火山毁灭性的爆发之后，对圣海伦火山周围地区进行了研究。大多数植物和动物都在喷发点附近被剥落，但追踪生命如何回到山上的研究人员注意到，苔藓是第一批重新出现的生命形式之一。最先回来的是蓝细菌，蓝绿藻类，因为它们非常原始，然后苔藓回来了。研究表明，在有苔藓的地方，土壤健康水平更高，如更多的碳和更多的氮。因此，它们正在帮助土壤为树木、灌木和草的回归做准备，而这些植物最终会在这个过程中被淘汰。因此，他们是第一批进入那里并修复东西的人，然后第一个离开。未来的研究旨在研究城市苔藓是否能像生长在自然区域的苔藓一样有效地创造健康的土壤。埃尔德里奇博士说："我们渴望制定战略，将苔藓重新引入退化的土壤，以加快再生过程。苔藓很可能为启动严重退化的城市和自然区土壤的恢复提供了完美的载体"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369993.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369993.htm

不起眼的水生植物揭开了植物生长的秘密

不起眼的水生植物揭开了植物生长的秘密细胞粘附力减弱的拟南芥茎，用生长激素黄铜激素抑制剂处理后，表皮生长速度减慢，造成机械应力，表皮细胞被拉开后出现裂缝。这种漂浮植物的茎部充满了空隙，这种空隙意味着茎部内部的维管柱在受到压力时会弯曲。这种效应在大多数茎干坚实的植物中并不明显。研究人员发现，在矮小突变体中，中央维管柱是波浪形的，而不是笔直的。他们假设，这种摇摆不定的脊柱是由内部冲突引起的，即植物茎内部发生的变化与表皮或皮肤之间的差异。合著者理查德-肯纳韦博士的计算模型显示，这一想法可以解释观察到的情况。约翰-英纳斯中心的恩里科-库恩教授是《科学》杂志上这项研究的作者之一，他解释说："我们意识到，在这些类型的矮小植物中，只有表皮，也就是它们的表皮希望变短，内部组织仍然希望变长，因此产生了弯曲效应。"这是一个惊喜--以前人们认为，在农业中非常重要的矮化品种之所以矮化，是因为茎中的所有东西都受到影响而长得较少，但事实上，在这种情况下，只是表皮产生了一种束缚。进一步的研究发现，丝叶狸藻（Utriculariagibba）矮化突变体缺乏一种叫做黄铜类固醇的生长激素。他们推测，这种激素通常能让皮肤伸展，从而提供更宽松的束缚，让植物茎干伸长。为了验证这一想法，他们在模式植物拟南芥中使用了一种突变体，这种突变体会减弱细胞间的粘合力，以观察减少黄铜类固醇是否会导致茎表皮因压力而出现重大裂缝。科恩教授解释说："这正是我们所看到的。通常情况下，拟南芥茎的胶合作用减弱，会出现轻微裂缝，因为激素的作用是松开紧身衣。但当荷尔蒙缺失时，表皮就会被完全撕掉，植物几乎没有了表皮"。合著者理查德-史密斯（RichardSmith）教授的计算模型显示，类黄铜激素可能是通过松弛表皮细胞壁的纤维来放松紧身衣的。"植物细胞被粘在一起，并被迫以一种协调的方式行事，这仅仅是由于它们的果胶，它们的胶水，将它们结合在一起。"科恩教授解释说："我们在这项研究中发现，这是一种非常强大的力量；这种胶水非常牢固，你只需要改变一层细胞的生长，其他细胞就会跟着改变。以前的研究强调植物发出分子信号以协调方式生长，这仍然是解释的一部分。但我们的研究表明，植物细胞的胶粘性也是协调生长的重要组成部分。粘在一起非常重要"。共同作者、剑桥大学塞恩斯伯里实验室的克里斯托弗-怀特伍兹博士强调了这些发现对未来研究的潜在重要性。"细胞层之间的机械相互作用控制着两种截然不同物种的茎的生长，这一事实提出了一个问题：它们是否控制着植物发育的其他方面，例如叶片复杂的内部形态。我们很想测试一下情况是否如此。"这些发现揭示了小麦和水稻等支撑农业绿色革命的矮化作物品种，解释了基因如何控制它们的生长以及我们将来如何提高它们的效率。他们的发现还与动物的发育过程有关，如鳄鱼皮裂缝的形成和肠道的成形，在这些过程中，各层之间的机械相互作用也被认为发挥了作用。许多假说一开始看起来很有希望，但在整个实验过程中却失败了。科恩教授认为，这种情况并非如此。"第一眼看到我们的矮小水生植物中摇摆不定的组织令人兴奋，因为我们一看到它，就知道可能发生了什么。但最大的兴奋来自于在一个完全不同的系统中测试这个想法。大自然是难以捉摸的。99%的好点子在接受严峻考验时都会一败涂地。但偶尔也会有一个想法存活下来，然后你就会知道，大自然向你揭示了它的一个秘密，"他说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375367.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375367.htm