地衣：石头上生长了6亿年的“花”

　　在青藏高原荒无人烟的冰蚀谷中似乎没有生命的痕迹，但在这儿的石头上，却有一种生物悄然生长，开出了朵朵明艳的“花”，它就是地衣。它们顽强地生长，只为大地万物作衣裳。即便身处在高寒缺氧、植被稀疏、气候恶劣，平均海拔超过4000米的极端环境里，地衣依然烂漫生长：一片树皮、一块岩石、一寸土壤，每个不同的生境下，都有五彩缤纷的地衣类群。

　　“植物拓荒者”——地衣　　  

　　地衣，是真菌与藻类之间互惠共生的特殊低等生物，由真菌和藻细胞构成，也是一类重要的生物资源。藻细胞通过光合作用为真菌提供养分，而菌丝又为藻细胞提供水分、无机盐及保护措施，这样“互惠共生”的特性，使得地衣不需要从基物获取营养，就能够在裸露的岩石表面自由生长。

　　它们在岩石表面，以红、黄、绿、灰等各种颜色构成不同的图案，所分泌的多种地衣酸可腐蚀岩面，使岩石表面逐渐龟裂和破碎，加之自然的风化作用，逐渐在岩石表面形成了最原始的土壤，当土壤积累到足够多时，为其他高等植物扎根及生长创造了条件。因此，地衣常被称为“植物拓荒者”或“先锋植物”。

　　参考地球生命史，地衣的出现，仅次于最早出现在海洋里的藻类。地衣在6亿年前最早登上陆地，并对陆生环境进行了一次彻头彻尾的改造，之后陆地上才出现了苔藓、蕨类、孢子植物等。目前，全球已知地衣约2万种，我国已知3041种。

　　地衣生存在青藏高原的“法宝”　　　　

　　青藏高原有大量冰川。随着气候变暖，冰川退缩，留下了裸露的岩石。在这些岩石表面，最先出现，且肉眼可见的生物，就是地衣，特别是“丽石黄衣”和“微孢衣””地图衣“。

　　中国科学院昆明植物研究所研究员王立松对青藏高原的地衣物种如数家珍，他参加了第一次和第二次大规模青藏高原科考、40年来一直在调查我国的地衣资源“家底”。他说，“地衣能在青藏高原这样极端的环境中生存，自有它的智慧。”

　　据王立松介绍，丽石黄衣，在冰川末端和高海拔地区最常见，橘黄色、放射状，在远处就能一眼辨识。微孢衣，因其孢子微小而众多，故得名。石头上，那黄黑相间的环形花纹，正是地图衣的杰作。黄绿色的地衣体，中间黑色的纹路由菌丝构成，它主要生长在石头上，在气候严酷的地方也能生存，比如冰川、甚至极地。但由于环境的恶劣，地衣的生长极为缓慢，要经历几十年甚至几百年才能长成巴掌大小。这个物种每年以小于0.2毫米的速率生长，因此，可以通过测量它的直径去判断岩石的年龄，可用于测年。

　　青藏高原地区的紫外线可达最强等级——5级。瑞士科学家曾在《自然》杂志发表研究成果称，高剂量紫外线照射，会使植物生殖细胞发生基因变异，这意味着紫外线对植物基因的损害有可能遗传给下一代，长此以往，会导致植物物种不稳定。

　　但对于如此高强度的紫外线“杀伤力”，地衣却并不害怕。它能巧妙地从自然界获取水分和阳光，并能依据水分和日照的多寡，决定是休眠，还是生长。比如丽石黄衣，它表面鲜艳的橘色，是所含的一种蒽醌类化合物，这种色素存在于地衣的上表面，可以为地衣吸收多余的紫外线，就像给自己涂了一层“防晒霜”。再比如微孢衣，它会在自己的上皮层中产生色素，同样能抵御强紫外线“侵扰”，就像给自己打了一把“遮阳伞”。

　　“因此，青藏高原的地衣通常五颜六色，十分艳丽，其实都是为了抗衡强辐射。这可是地衣适应极端环境的标志性进化表现。”王立松说。

　　对于在青藏高原生存必需的水，地衣又怎么汲取呢？中科院昆明植物研究所地衣学博士王欣宇说：“这跟地衣在南极汲水方式接近，它能从升华的冰雪中获取水分，并且能在冻结的状态下进行光合作用。有学者曾测到过零下17℃时，地衣仍然具有活性数据。地衣特别珍惜‘醒着’的时光，在没有冰雪覆盖的短时间内，它会争分夺秒进行光合作用。而当完全被雪覆盖后，它就会进入‘休眠’模式，体内自动代谢，产生抗冻蛋白，以抵御寒冷。”

　　在极度干旱的条件下，地衣会变得非常干燥，而一旦遇到水，就能立刻恢复生长。由于地衣表面没有气孔，因此在干旱条件下，失水过程也会非常缓慢。一片叶子如果放在沙漠里，也许几分钟就会完全干燥，而地衣失水却需数小时。一旦失水，普通的高等植物基本就是渴死，而地衣却能在仅有5%的水分下，存活数月。

　　为了活下去，地衣从形态到生理结构一直在变，它们把生存的“不可能”变成了“可能”，亦给一片片荒原带去了生命的奇迹。

　　王立松说：“没有高大乔木那样醒目，也没奇花异草般斗艳，但在荒地向森林演化的过程中，地衣却是在严酷生境中‘打头阵’那位。在海拔超过4500米的高山、退缩的冰川、干旱的沙漠中心，及死去动物的骨骼上，都有肉眼可见的地衣。”

　　此外，在青藏高原，随着海拔的升高，生境的改变，地衣的多样性也会变化。绝大多数地衣对空气污染的敏感度高于其他高等植物，被认为是做环境监测的最佳生物材料，也是环境监测的“晴雨表”。

　　最适合上火星的生物　　青藏高原地衣   

　　2005年，欧洲航天局选择了两种采自南极岩石表面的壳状地衣，“地图衣”和“丽石黄衣”带上太空，并将其直接暴露在杀伤力极强的宇宙射线中，承受真空、失重、辐射、温度剧烈变化等残酷条件考验。

　　半个月后，科学家将这些在太空被“苦其心志、劳其筋骨、饿其体肤”的地衣回收，发现它们在24小时内竟重新恢复了代谢活性，全部存活！彼时，兴奋的欧航局对外宣布——地衣可以在外太空环境下活15天！人类完全可以考虑将地衣作为登陆火星的材料！

　　2014年，欧洲航天局再次启动地衣遨游太空计划，他们将采自南极的“丽石黄衣”和“黑瘤衣”送上了天，在国际空间站接受考验。“地衣成为首个进行长期宇宙环境暴露实验的真核生物！”王欣宇说。2015年，当这批地衣重返地球时，科学家发现，结果出现了两个极端——“丽石黄衣”活了下来，并获得了“地球上最顽强生命”的美名；而“黑瘤衣”却是“气若游丝”，不仅DNA大部分已被破坏，身体还在快速降解，生命已奄奄一息。

　　“从欧航局这几次实验看，我们可得出推论：地衣在极端环境，如极寒、极高、缺氧、极干、强辐射下是可以生存的。”王欣宇解释道：首先，地衣是自然界中互惠共生的典范，共生藻进行光合作用，为自己和真菌提供生长必需的碳水化合物；而地衣型真菌则通过形成特定结构，将共生藻包裹在体内，并为其提供保护。其次，地衣的皮层还含有独特的化合物，能吸收强烈的宇宙射线。因此，地衣能够适应外太空苛刻的环境。

　　“从欧航局的实验看，我觉得最适合做太空实验，甚至登陆火星的地衣，可能是生长在青藏高原上的品种。”王立松说，“不吃、不喝、抗寒、抗热、抗干、抗辐射，还有什么生物能比地衣更适合上太空？”他坚信，如果人类未来有移居火星计划，肯定会考虑把地衣带上去，做“急先锋”，让它去开疆拓土，适应火星的环境，分化火星的岩石，创造最原始的土壤，制造出氧气，为其他生物创造生存条件。

　　“地衣的强大，常让我自叹不如。渺小和宏大总需辩证看待，在自然面前，人类真不可妄自尊大。”这是王立松品出的地衣“哲学”。“并不是所有生物都能像温室里的花草一样，享受安逸。为了在恶劣的环境中求生，地衣进化出了别的物种不曾拥有，也无法想象的忍耐力，诠释了‘适者生存’的法则。”

　　青藏高原地衣超500种，约占全国1/6   

　　2019年7月，中国科学院昆明植物研究所地衣生物多样性项目组一行16人，依托“第二次青藏高原综合科学考察研究”项目，对西藏北部无人区进行地衣生物多样性深度考察，探秘绚丽多姿的地衣大世界。

　　本次考察共采集地衣研究标本和分子材料6326号，拍摄地衣物种生态照片8000余幅；初步研究发现地衣新种超过20个。考察中发现岩石表面生长的茶渍属、网衣属、微孢衣属等物种多样、丰富，高原冻土带地衣群落多样性组成复杂。

　　本次考察为揭示青藏高原地衣多样性组成、物种演化，以及地衣在极端环境中的生态适应性等相关研究课题奠定了关键基础。初步研究已明确青藏高原地衣超过500种，约占中国已知物种数约1/6，仍有大量室内鉴定有待进一步研究。

　　据中国科学院昆明植物研究所、新华每日电讯、《春城晚报》等