被低估的苔藓如何制造更好的土壤并帮助应对气候变化？

被低估的苔藓如何制造更好的土壤并帮助应对气候变化？从沙漠到北极地区，苔藓随处可见。尽管苔藓无处不在，但它们常常被忽视，而维管束植物则在改善土壤、维持植物多样性和生态系统方面的作用已被充分研究。维管束植物既有木质化（类似木材）组织，用于在整个植物中运输水和矿物质，也有非木质化组织，用于帮助光合作用。相比之下，苔藓是无血管植物，通过其表面吸收水和营养。它们的根也是不同的，有被称为根状茎的生长物将它们固定在土壤表面。正如它们的名字所示，土壤苔藓生长在土壤的表面。它们也是分布最广泛的陆地植物之一，但它们如何影响生态系统却很少被研究。现在，由新南威尔士大学悉尼分校的研究人员领导的对苔藓进行的最全面的全球实地研究，考察了土壤苔藓的自然栖息地，以确定它对地球有多么重要。该研究的主要作者和通讯作者大卫-埃尔德里奇（DavidEldridge）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类制造的系统--我们的绿色空间--有何不同感兴趣。"所以在这项研究中，我们想更详细地了解苔藓以及它们在为环境提供基本服务方面的实际作用。"研究人员收集了生长在地球上超过123个生态系统土壤上的苔藓样本，从茂盛的雨林到沙漠到冰雪景观。他们发现，苔藓覆盖了地球上令人难以置信的360万平方英里（940万平方公里）的面积，这接近于加拿大或中国的面积。研究人员发现，土壤中的苔藓在24个方面有利于土壤和邻近的植物，包括维持土壤的生物多样性、养分循环、有机物的分解、维持微生物种群和控制土壤病原体。埃尔德里奇说："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。"此外，研究人员发现，苔藓对于控制改变气候的二氧化碳至关重要，在全球范围内，与没有苔藓的土壤相比，土壤苔藓有可能从大气中吸取70.8亿吨（64.3亿吨）二氧化碳。基于他们的发现，研究人员敦促人们不要无视苔藓的好处，在把它从花园里扯出来之前要三思。埃尔德里奇说："人们认为如果苔藓生长在土壤上，就意味着土壤是不育的或有问题的。但它实际上在做伟大的事情，你知道，在土壤的化学方面，比如增加更多的碳和氮，以及在你受到大量干扰时成为主要的稳定剂。"研究人员打算继续他们的研究，观察苔藓是否能像在自然区域一样使城市环境中的土壤恢复活力。埃尔德里奇说："我们还热衷于制定战略，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"。这项研究发表在《自然-地球科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357777.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357777.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

科学家正利用土壤微生物的DNA帮助提高气候模型的准确性

科学家正利用土壤微生物的DNA帮助提高气候模型的准确性微生物模型利用广泛的基因组数据为土壤碳模拟提供动力。图片来源：VictorO.Leshyk插图这个新模型使科学家们能够更好地了解某些土壤微生物如何有效地储存植物根系提供的碳，并为农业战略提供信息，以保护土壤中的碳，支持植物生长和减缓气候变化。"我们的研究证明了直接从土壤中收集微生物遗传信息的优势。在此之前，我们只掌握了实验室研究的少数微生物的信息，"论文第一作者、伯克利实验室博士后研究员吉安娜-马施曼（GiannaMarschmann）说。"有了基因组信息，我们就能建立更好的模型，预测各种植物类型、作物甚至特定栽培品种如何与土壤微生物合作，更好地捕集碳。同时，这种合作还能增强土壤健康"。最近发表在《自然-微生物学》杂志上的一篇新论文介绍了这项研究。论文的通讯作者是伯克利实验室的EoinBrodie和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的JenniferPett-Ridge，后者领导着"微生物持久存在"土壤微生物组科学重点领域项目，该项目由能源部科学办公室资助，以支持这项工作。看见看不见的东西-微生物对土壤健康和碳的影响土壤微生物帮助植物获取土壤养分，抵抗干旱、疾病和虫害。它们对碳循环的影响在气候模型中的体现尤为重要，因为它们会影响土壤中储存的碳量或在分解过程中以二氧化碳形式释放到大气中的碳量。通过利用这些碳构建自己的身体，微生物可以将碳稳定（或储存）在土壤中，并影响碳在地下的储存量和储存时间。这些功能与农业和气候的相关性正受到前所未有的关注。然而，仅一克土壤中就含有多达100亿个微生物和数千个不同物种，绝大多数微生物从未在实验室中被研究过。直到最近，科学家们才从实验室研究的极少数微生物中获得数据，为这些模型提供依据，其中许多微生物与需要在气候模型中体现的微生物无关。Brodie解释说："这就好比根据只生长在热带森林中的植物所提供的信息，为沙漠建立生态系统模型。"为了应对这一挑战，科学家团队直接利用基因组信息建立了一个模型，该模型能够适应任何需要研究的生态系统，从加利福尼亚的草原到北极解冻的永久冻土。该模型利用基因组深入了解土壤微生物的功能，研究小组将这种方法用于研究加利福尼亚牧场中植物与微生物组之间的相互作用。牧场在加州具有重要的经济和生态意义，占陆地面积的40%以上。研究重点是生活在植物根部周围的微生物（称为根圈）。这是一个重要的研究环境，因为尽管根区只占地球土壤体积的1-2%，但据估计，根区储存了地球土壤中30-40%的碳，其中大部分碳是由根系在生长过程中释放出来的。为了建立这个模型，科学家们利用加州大学霍普兰研究与推广中心提供的数据，模拟了微生物在根部环境中的生长情况。不过，这种方法并不局限于特定的生态系统。由于某些遗传信息与特定的性状相对应，就像人类一样，基因组（模型所基于的）与微生物性状之间的关系可以转移到世界各地的微生物和生态系统中。研究小组开发了一种新方法来预测微生物的重要性状，这些性状会影响微生物利用植物根系提供的碳和养分的速度。研究人员利用该模型证明，随着植物的生长和碳的释放，由于根系化学和微生物性状之间的相互作用，会出现不同的微生物生长策略。特别是，他们发现，生长速度较慢的微生物在植物生长后期会受到碳释放类型的青睐，而且它们在利用碳方面的效率出奇地高--这使它们能够在土壤中储存更多的这种关键元素。这一新的观测结果为改进模型中根系与微生物之间的相互作用提供了依据，并提高了预测微生物如何影响气候模型中全球碳循环变化的能力。"这些新发现对农业和土壤健康具有重要意义。通过我们正在建立的模型，我们越来越有可能利用对碳如何在土壤中循环的新认识。这反过来又为我们提供了可能性，使我们能够提出保护土壤中宝贵的碳的策略，从而在可行的范围内支持生物多样性和植物生长，以衡量其影响，"马施曼说。这项研究强调了利用基于遗传信息的建模方法来预测微生物性状的威力，有助于揭示土壤微生物组及其对环境的影响。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420579.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1420579.htm

湖中惊现神秘“哥斯拉之卵” 它的祖先5.3亿年前就存在地球

湖中惊现神秘“哥斯拉之卵”它的祖先5.3亿年前就存在地球源：nyp看到这张照片后，网友们表示，这要么就是外星人入侵留下的产物，要么就是哥斯拉下的蛋，反正没人会想碰到它，一想到触碰到外观不大美好的不明生物，就直犯恶心。无独有偶，去年在浙江衢州，有人在自家水塘发现了几块褐色的半透明胶质状物体，表层布满“花纹”，且伴有浓浓腥味。图源：sohu给其中一块称重后，发现它大概有六七斤重，以为它是“太岁”。不过，怎么看着有点像桂花糕呢？图源：sohu那这到底是什么奇怪的生物呢？后来，水产站的工作人员在现场进行了观察和比对，很快就给出了答案，这是苔藓虫。图源：sohu苔藓虫，又称为苔藓动物门（PhylumBryozoa），是一种非常古老的生物，其历史可以追溯到约5.3亿年前的寒武纪。这么说来苔藓虫比恐龙还要古老了。苔藓虫不是单一生物，而是由数千个微小的个体组成的群体性生物。苔藓虫单体图源：sciencedirect这些个体称为“枝蔓”，它们紧密相连，共同构成了我们看到的“果冻”状结构。在乌洛加湖的苔藓虫图源：fb苔藓虫群体的大小和形状多种多样，从几毫米到几厘米不等，形状可以是扁平的、球状的或者像树枝一样分叉。它们的颜色通常是透明或略带绿色、黄色，这使得它们在水下的环境中几乎可以完美融入。每个小个体都生活在一个由胶质物质构成的微小“房间”内，这些“房间”紧密连接形成整个群体的结构。苔藓虫通过一个类似于触手的结构捕食，这些触手能伸出“房间”外捕捉食物，然后再收回来获取养分。近距离观察下的苔藓虫图源：lifeinfreshwater苔藓虫主要靠过滤水中的微小生物和有机物为生，它们是优秀的过滤者，对维持水质清洁有着重要的作用。最近的一项研究发现，苔藓虫的过滤能力对于水体生态系统的健康起着至关重要的作用。这项研究发表在《水生生态学进展》（AdvancesinAquaticEcology）杂志上，研究团队通过对若干淡水湖泊进行长期观测，发现苔藓虫群体能有效降低水中悬浮颗粒物的浓度，提高水质透明度，促进水下光合作用的进行，从而维持水生植物的生长和水生生态系统的平衡。苔藓虫单体图源：sciencedirect根据该研究，苔藓虫每天可以过滤掉相当于其体积数百倍的水，这一发现颠覆了我们对苔藓虫生态角色的传统认识。研究指出，苔藓虫通过其高效的过滤系统，不仅能捕捉食物，也同时去除了水中的有害微生物和污染物，这对于保护水体生态系统的健康具有重要意义。换言之，如果你在一片水域看到了这种“哥斯拉之卵”，说明这里的水质是无污染的。苔藓虫通常附着在岩石、木头或其他硬质底面上，有时也会附着在水草上。它们喜欢清澈、流动的水域，这是因为这样的环境有助于它们捕获食物。附着在枝条上的苔藓虫图源：网络苔藓虫的繁殖方式多样，包括无性繁殖和有性繁殖两种。无性繁殖通过分枝或分裂的方式进行，这种方式可以迅速增加群体的数量。有性繁殖则是通过产生卵和精子进行，这需要在特定的季节和环境条件下才会发生。苔藓虫的发育过程图源：semanticscholar不仅繁殖方式多样，它的基因也展现了对环境的超强适应性。在《自然-生态与进化》（NatureEcology&Evolution）上发表的一篇论文中，科学家们对苔藓虫的基因组进行了深入分析，发现苔藓虫拥有一套复杂的基因编码，使其能够适应多变的环境条件。研究还指出，苔藓虫能够在低氧甚至缺氧的条件下生存，这得益于它们独特的能量代谢路径。正因为生存能力强，所以苔藓虫分布广泛，几乎遍布全球的淡水和海洋环境。它们能适应多种环境，从静止的湖泊到流动的河流，甚至是咸水环境。图源：NomeBuckman那问题来了，苔藓虫可以吃吗？尽管苔藓虫可能含有一定的蛋白质和其他营养成分，但没有专门的研究表明它们具有对人类有益的显著营养价值。而且光看这模样，也没人想吃吧，什么都吃只会害了你！参考文献[1]CookPL.Colony-widewatercurrentsinlivingBryozoa[J].CahiersdeBiologieMarine,1977,18:31-47.[2]Riisg?rd HU,ManríquezP.Filter-feedinginfifteenmarineectoprocts (Bryozoa):particlecaptureandwaterpumping[J].MarineEcologyProgressSeries,1997,154:223-239.[3https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0075951109000188...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427135.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427135.htm

地球的"活皮肤" - 生物土壤结皮受到气候变化的威胁

地球的"活皮肤"-生物土壤结皮受到气候变化的威胁共焦扫描激光显微镜拍摄的生物簇截面图。土壤颗粒呈现出深浅不一的灰色，而蓝藻丝束（荧光红色）则位于土壤颗粒之间。资料来源：宾夕法尼亚州立大学研究人员最近在《微生物学前沿》（FrontiersofMicrobiology）杂志上发表了他们的研究成果。研究小组负责人、宾夕法尼亚州立大学土壤与环境微生物学助理教授埃斯特尔-库拉多（EstelleCouradeau）说："生物簇目前覆盖了地球陆地表面约12%的面积，由于气候变化和土地使用的加剧，我们预计它们将在65年内减少约25%到40%。我们希望这项工作能为了解支持生物结壳抵御快速变化的气候模式和更频繁干旱的微生物功能铺平道路。"生物土壤板结是生物的集合体，在土壤中形成一个常年、组织良好的表层。它们分布广泛，遍布各大洲，只要缺水限制了普通植物的生长，让光照进入裸露的土壤，它们就会出现。但仍有足够的水支持微生物的生长，这些微生物提供宝贵的生态系统服务，如从空气中吸收碳和氮并将其固定在土壤中、循环利用养分以及将土壤颗粒固定在一起，从而有助于防止尘土飞扬。宾夕法尼亚州立大学研究生瑞安-特雷克斯勒（RyanTrexler）从野外采集生物菌核，然后带回实验室进行研究。图片来源：宾夕法尼亚州立大学Couradeau认为，这种土壤稳定功能非常重要，它能使土壤凝结成块，不会分解成灰尘，从而减少水土流失。她的研究小组现在宾夕法尼亚州立大学农业科学学院工作，十年来一直在深入研究生物簇。她说："大多数灰尘都是在旱地产生的，而研究表明，旱地中生物簇的存在大大减少了原本会进入大气层的灰尘量。我们认为，失去生物壳会导致全球尘埃排放量和沉积量增加5%到15%，这将影响气候、环境和人类健康。"在存在生物簇的半干旱地区，生物--微小的苔藓、地衣、绿藻、蓝藻、其他细菌和真菌--可能一年只经历几次雨雪天气，带头进行这项研究的生态学和生物地球化学跨学院研究生学位项目的博士候选人瑞安-特雷克斯勒解释说。他说："土壤干燥时，土壤中的微生物大多处于休眠状态，不会做什么。但是，一旦它们感知到水，就会在几秒到几分钟内迅速复苏。它们会积极制造叶绿素，固定碳和氮，直到土壤再次干燥--然后微生物再次休眠。每次下雨，它们都会经历活动周期。"犹他州摩押附近科罗拉多高原的景色，秋季降雨后，土壤湿润，足以激活微生物，因此在这里采集了生物簇样本。资料来源：宾夕法尼亚州立大学为了研究生物簇，研究人员从犹他州摩押附近科罗拉多高原上三块未受干扰、以蓝藻为主的生物簇中采集了样本。生物簇样本是在秋季降雨后采集的，雨水充分湿润了土壤，从而激活了微生物。样本随后被烘干并保存在黑暗中，然后在研究后期重新浸湿。特雷克斯勒说："我们取样的地方被称为'寒冷沙漠'，因为那里非常干旱，但冬天有时会下雪。因此，那里不像其他许多干旱地区那样炎热，但植物仍然无法在那里生长，因为没有足够的水。因此，我们在该地土壤中发现的唯一群落就是微生物。"为了确定哪些微生物活跃在土壤群落中，研究人员将生物正交非规范氨基酸标记（称为BONCAT）与荧光激活细胞分选相结合。BONCAT是在群落和整个生物体内追踪单细胞蛋白质合成的强大工具，而荧光激活细胞分拣则根据细胞是否正在产生新蛋白质对其进行分拣。研究人员将这些过程与霰弹枪元基因组测序结合起来，从而对生物簇样本中所有生物的所有基因进行了全面采样。他们利用这种方法，对生物簇群落中的活性和非活性微生物的多样性和潜在功能能力进行了剖析。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1376789.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1376789.htm

"再绿化"的拯救：研究人员关注沙漠的碳捕获潜力

"再绿化"的拯救：研究人员关注沙漠的碳捕获潜力大气碳库（蓝色箭头）的年增长率是化石燃料排放（960亿吨碳）、土地利用变化（120亿吨碳）以及陆地（310亿吨碳）和海洋（290亿吨碳）碳库吸收碳的差值。此处仅显示陆地碳通量。图片来源：TrendsinPlantScience,Hirtetal.作者认为，我们可以通过对植物、土壤微生物和土壤类型的理想组合进行工程设计，促进一种名为草酸盐-碳酸盐途径的自然发生的生物地球化学过程，以创造地下碳汇，从而将干旱生态系统转变为具有改善土壤健康、提高光合效率和增加根系生物量的高效碳捕获系统。由资深作者、阿卜杜拉国王科技大学植物科学家赫里伯特-希特领导的研究小组写道："通过恢复生态系统功能（包括碳固存）来重新绿化沙漠，应该是首选方法。开垦干旱地区进行复绿和碳封存的优势在于，它们不会与用于农业和粮食生产的土地形成竞争"。草酸盐在固碳中的作用这种方法利用了适应干旱的植物产生草酸盐的特性--草酸盐是一种含碳和氧的离子，如果你不幸患有肾结石或痛风，你可能会对这种离子有所印象。一些土壤微生物将草酸盐作为唯一的碳源，并将碳酸盐分子排泄到土壤中。碳酸盐通常很快就会分解，但如果这些植物-微生物系统生长在碱性和富含钙的土壤中，碳酸盐就会与钙发生反应，形成稳定的碳酸钙沉淀。碳在大气、海洋和陆地生态系统之间自然循环，但人类的行为导致大气中积累了过量的二氧化碳。研究人员写道："......即使我们能够减少二氧化碳的排放，二氧化碳升高对气候的影响在至少1000年内仍将不可逆转，除非二氧化碳能够从大气中被封存。"干旱土地与树木的碳捕集对比树木被认为是碳捕集的理想系统，但植树造林直接与农业争夺耕地。相比之下，干旱地区约占陆地面积的三分之一，但不用于农业。目前，干旱生态系统支持的植物很少，缺水是最大的限制因素。然而，一些植物通过进化出不同的机制来应对缺水和极端温度，从而适应了干旱生活。一些适应干旱环境的植物拥有特殊的根系，可以深入土壤挖掘隐藏的水源，而另一些植物则利用不同形式的光合作用，在一天中最炎热的时候尽量减少水分的流失。还有一些植物，即所谓的"草酸盐"植物，会产生大量草酸盐，在干旱时可以将其转化为水。当草酸盐植物在特定条件下生长时，这些草酸盐中的部分碳会沉积在地下，成为碳沉积物，作者希望利用这种机制进行碳固存。作者写道："总的来说，在这种固碳形式中，每十六个光合固定碳原子中就有一个可能被固碳到碳酸盐中。"作者说，在干旱地区扩大这种自然发生的生物地球化学过程，可以将这些目前生产力低下和退化的生态系统转化为碳汇，使土壤和植物更加健康。他们建议从"肥力岛"开始，即一小块重新绿化的栖息地，植物和微生物可以从这里扩散开来，形成植被地毯。作者估计，这些方法可以在不到10年的时间内显著增加植物和土壤的固碳量。不过，他们指出，拟议方法的成功和速度将取决于植物的生长速度（在缺水条件下，植物的生长速度往往很慢），"......还将取决于在各个干旱国家应用这项技术的财政和政治手段"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388173.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388173.htm