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它们知道答案

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“你在什么地方见过松萝?”

当知道松萝是一种天然的空气质量监测器后,遇到常跑野外的朋友,我会问这个问题。

到目前为止,我得到的答案,集中在东南部、云南西北部、四川西北部的横断山脉。据说黑龙江、吉林、内蒙古、陕西、甘肃、新疆、浙江、福建、台湾、海南等地生境比较好、人为干扰少的森林中,也有松萝的分布,但可能因为分布比较分散而且规模不大,我得到的反馈还不多。

云南香格里拉普达措国家公园可能是普通游客最容易见到松萝的地方了。香格里拉县近年来开通了飞机场,从县城到普达措国家公园有游览车,人们不需要太费劲,就可以在公园深处的碧塔海边见到无数挂在各种乔木、灌木上的松萝。不过,离公园大门越近,有村庄的地方,松萝就渐渐消失了。

而那些深藏在横断山脉深处的松萝,往往只有植物学家、摄影师、驴友等才有幸得见。

可以说,松萝藏在人迹罕至的地方。那些地方,天蓝树绿,空气清新。

松萝为什么对空气要求那么高?那是因为,松萝是地衣中的一种,地衣特殊的生理和结构决定了它们对空气很敏感――如果环境受到污染,地衣就会消失。

不少人对地衣的认识,是望文生义且想当然的“贴在地面生长的植物”,因此他们很疑惑――“松萝是地衣吗?”

是的,松萝是地衣。地衣的形态多种多样,按照外型,可分为壳状地衣、叶状地衣、枝状地衣三种。松萝正是枝状地衣中的一种,它不是老老实实贴在地面上生长,而是依附在有一定高度的树木上。也因此,它比别的类型的地衣更引人注目。

另外,按照现在普遍使用的生物分类方法,地衣不属于植物界,而被划分在真菌界里。也就是说,松萝,甚至不是植物。

地衣被划分在真菌界中,但地衣还不是单纯的菌类,而是菌类和藻类相依为命的共生体,是一种非常奇特的生物体。构成地衣的菌类和藻类分工很明确:藻类含有叶绿素,能进行光合作用,为整个地衣制造养分;真菌吸收外界的水分和无机盐,提供给藻类。地衣没有根、茎、叶的分化,整个地衣体通过表皮从大气中吸收水分和营养,又缺乏像高等植物那样的真皮层和蜡质层保护,污染物容易进入体内。所以地衣对大气污染尤其是二氧化硫的浓度极其敏感:当空气受到污染,地衣体内的菌类和藻类就会解体,然后地衣就死了。

地衣本是自然界中的“拓荒者”,它们在严酷的荒漠中甚至的岩石上、玻璃上都可以存活。从赤道到极地,从高山到平原,从森林到荒漠,地球上到处都有地衣的分布。但在城市中,却很难找到地衣的踪迹,城市也因为存在空气污染不能生长地衣而被称为“地衣荒漠”。

新疆大学生命科学与技术学院的几位老师用地衣对乌鲁木齐市空气污染做过一次监测。2009年5月,他们从没有空气污染的乌鲁木齐南山八一林场采集了3种地衣:亚花松萝、中国树花和黑蜈蚣衣,移植到位于乌鲁木齐市中心的人民广场,然后分别在1个月后、4个月后检测这些地衣体内的硫含量和叶绿素含量,并与依然生活在林场的地衣进行对照。检测表明,地衣移植到城市中心后,体内硫含量不断增加,其中亚花松萝对空气中的硫化物敏感性最高,增加率达到28.36%。移植后的地衣叶绿素含量不断降低,这直接影响地衣光合作用的进行和正常代谢,地衣体表面颜色发生了明显变化。这个实验如果继续下去,必然是以移植地衣的死亡告终。

除了地衣,苔藓也是很好的空气质量监测器。

苔藓是高等植物中最原始的类群。自然界中,当地衣作为“先遣队”在岩石上站住脚,苔藓的孢子就有机会落地、生长,并和地衣一起促进土壤的形成,为更高级的植物的生长创造条件。

苔藓结构简单,虽然大部分有了初级的根、茎、叶分化,但只由单层或少数几层细胞组成,没有保护层,污染物可以从叶片两面直接侵入。和地衣一样,苔藓不从土壤或基质中吸收营养成分,而直接从大气吸收养分,对有毒气体十分敏感,极易对污染因子做出反应。曾经有人一定浓度的二氧化硫气体做熏蒸实验:苔藓1天就会枯死,而大多数显花植物4天~5天后肉眼尚不能观察到伤害。苔藓还可以做氟化氢污染物的检测器:当空气中含有一定量的氟化氢污染物时,苔藓明显受到伤害,其症状表现为从幼嫩部开始,由叶尖至叶缘,由局部到整体,由绿色变为黄褐色,最后变为黑色而枯死。

地衣和苔藓本是生命力非常强的生物,几乎可以在任何地方安营扎寨,但在繁华都市的中心地带却见不到它们。早在19世纪中期,科学家们就注意到地衣、苔藓在城市中心地带逐渐消失。法国人尼兰德1866年在巴黎、英国人史特顿1874年在格拉斯哥,分别研究了地衣对大气污染的指示性,他们也因此成为开展大气污染指示生物研究的先驱。科学家们后来还发现,可以用物种的丰富度或种类数量特征绘制大气污染分布图。1912年,一位瑞典科学家研究了斯德哥尔摩城区周围地衣,注意到城市污染和地衣种类分布的关系,并根据地衣分布生长情况,把城区分为中央地衣荒漠区、地衣挣扎区和地衣正常生长区三个带。

1968年,在荷兰的瓦赫宁根举行的大气污染对动植物影响的讨论会上,地衣和苔藓被推荐为大气污染指示物,之后地衣和苔藓成为人们研究最多的大气污染生物指示物。近些年来,地衣、苔藓作为检测空气污染程度的指标,被世界各国广泛使用。

从地衣、苔藓分布规律可判定大气的污染程度。污染严重地区,地衣、苔藓植物很少或完全绝迹。随着污染的减轻,地衣、苔藓植物种属增加,多度、盖度、频度等也逐渐增高并且在树干上的分布高度也升高。上海师范大学的曹同教授等对上海市18个公园的苔藓植物进行了调查,记录树上附生的苔藓植物种类及其盖度数据。调查结果表明,从市中心区向外到郊区,公园内苔藓植物种数和盖度都呈递增趋势。

目前国际、国内的一些城市和工业区已利用地衣、苔藓做过很多监测工作,证实地衣和苔藓对重金属、二氧化硫以及硫化物、臭氧、氟化物、氯化物和放射性污染物都有很好的指示作用。英国地衣学家还根据不同种类的地衣对二氧化硫的敏感性不同制定了一个检索表,以此监测二氧化硫的污染程度。香港有评定污染区的地衣指标。

在自然界中,还有很多生物,对生态环境健康程度要求高,对环境变化非常敏感,具有环境质量指示作用。

水,在山间无污染的小溪中长得很好,但当水不流动或略有污染,便不再生长,甚至死亡。

水车前,也是水生植物,对水质的要求很高,同样是环境状况的指示物种。

某种意义上,指示性物种是用生命来提示我们环境的变化。读懂它们的语言,有助于我们认识这个世界,辨别身边的环境。

环境指示物种中数量最多的是植物。因为植物没有腿,当环境被污染后,它们不能逃离,只能被动承受。在被污染侵害的过程中,植物体会发生变化,直至死亡。

对有完整根、茎、叶、花、果的高等植物,最容易受污染物影响的是叶片,然后是叶柄,最后是整个植株。科学家们发现,如果大气污染物浓度很高,但污染持续时间很短,植物叶片会表现出急性受害症状,如叶片坏死,叶片颜色由绿变黄、变白等。当大气污染物浓度较低且污染持续时间较长时,叶片则会表现出慢性受害状态,比如叶片由绿变棕黄、脱绿、早熟落叶等。比如,一品红、白玉兰、大红花等在低浓度的二氧化硫影响下,叶片内出现伤斑或内卷,在高浓度二氧化硫影响下,叶片迅速脱落,枝条顶端很快枯死。一定浓度的氟及氟化氢会让唐菖蒲、玉簪、郁金香、葡萄等的叶片出现伤斑,浓度高时整片叶子枯焦脱落。光化学烟雾中的臭氧会让烟草、矮牵牛、丁香、皂荚等植物叶面出现棕褐色、黄褐色的斑点。过量的二氧化碳会让芦荟叶片出现褐色或黑色斑点。树皮、树木的年轮中也包含了和污染有关的信息,只是需要专业人士进行测定,不是很直观。

与植物相比,动物对大气污染的敏感性要低得多,而且动物能移动,在环境质量恶化时会迁移回避,因此,科学家们通常不大用动物来指示或监测大气污染。但是有些小动物对一氧化碳的反应比人和植物灵敏得多,例如金丝雀、鼷鼠、麻雀、鸽子和狗等可用来作为一氧化碳的指示动物。狗的嗅觉特别灵敏,经过训练可以用来监测煤气管道漏气和一氧化碳污染源。

不可忽视的是,动物中移动能力相对弱小的物种,比如昆虫中的很多种类,以及像桃花水母那样的很原始的低等动物,更容易表现出对环境的敏感性。

小小的昆虫在地球上数量庞大,相对会飞的鸟以及大型动物,它们活动范围有限,其生存受环境影响大。近年来,一些动物生态学家提出以小昆虫分布的多样性指数来指示大气污染。他们用灯光诱捕昆虫,统计一定时期内捕集到的昆虫种类和个体的数目,求出多样性指数,用以表示大气污染程度。

同样的自然条件下,环境良好的地方,昆虫种类会更丰富,数量也合适,并拥有一些著名的指示性物种。比如在健康的山地溪流环境中,总是具有数量众多、种类丰富的毛翅目与蜻蜓目昆虫。在长白山大多数地方的森林中,有一种俗称为蝎蛉的昆虫,它们只在洁净、健康、物种丰度较高的森林中生存。在位于四川省宝兴县的夹金山里,在大熊猫的栖息地上,有一种戴维两栖甲,是世界罕见的两栖甲虫,只在洁净的水质中生存,只在无污染的环境中爬行。

桃花水母也是一种明星物种。它是地球上最原始、最低等的无脊椎腔肠动物,起源于距今约6.5亿年前,被称为生物进化的活化石。它产于淡水中,对水环境的要求极高,适宜其生存的水域必须无毒无害,没有任何污染。

不知你是否留意到,不论是地衣、苔藓,还是蝎蛉、戴维两栖甲、桃花水母等环境指示物种,不管它是菌类还是植物、动物,它们都有一个共同点:都是比较原始、低等的物种。它们远比人类更早出现在这个地球上,和人类的关系是“人进我退”。如果有一天,当它们退无可退的时候,这个地球也必然不适宜人类生存了。

期待,视野中的环境指示物种不再减少。想念,那些长有松萝的空气清新的原始森林。