苔藓植物植物的迷你王国
苔藓植物——植物的“迷你王国”
作者:贺琼 朱瑞良来源:科学杂志（上海）
走进日本的西芳寺，眼前是一片别样的绿意，人们会被其幽静深远的自然情趣和景观所陶醉，而营造出如此氛围的竟然是由一群群个体微小的绿色植物连绵而成的富丽“地毯”，它们具备独特的光泽、细腻的质感。你可能匆匆地把它们归类为“青苔”，其实它们是一类特殊的植物——苔藓植物（bryophyte）。
“迷你王国”知多少
苔藓植物有着古老的历史和生命的传奇。早在中泥盆纪（3.74亿年前至3.60亿年前），它们作为水生至陆生的过渡植物，就开始了征服陆地之旅。如今我们见到的苔藓植物与恐龙时代的并无太大差别，它们因没有维管组织而往往个体矮小，多在几毫米到几厘米之间，被认为是植物的“迷你王国”。苔藓植物的结构也相当简单，没有花、果实、种子，没有真正意义上的根、茎、叶。其所谓的“叶片”，多数由单层细胞组成。然而苔藓植物有胚，属于高等植物。
苔藓植物在生活史中出现两个植物体——配子体和孢子体，其中孢子体寄生在配子体上。多数种类的配子体有类似于“根”、“茎”、“叶”的构造，而孢子体从上至下分成孢蒴、蒴柄和基足三部分。苔藓植物依靠孢蒴产生孢子进行繁殖，形成配子体；再由配子体上的精子和卵受精形成合子，由合子形成胚；胚又发育成孢子体。在自然生态不断衍变的历史长河中，苔藓植物保持着配子体占优势的特点，繁衍至今。
通过肉眼和显微镜的形态结构观察，可以很快把苔藓植物区分为苔类植物（liverwort）、藓类植物（moss）和角苔植物（hornwort）三个门。苔类植物为叶状体或扁平的茎叶体，茎叶体的叶片二列和三列排列，叶细胞内有油体，叶绿体呈颗粒状，蒴柄在孢蒴成熟后伸长，孢子的释放依靠弹丝；藓类植物多圆条状，叶片多列、螺旋着生，叶细胞内无油体，叶绿体呈颗粒状，蒴柄在孢蒴成熟之前伸长，孢子释放依靠蒴齿；角苔植物是扁平的叶状体，无叶片分化，叶绿体呈圆盘状，孢子释放依靠假弹丝，因其孢子体呈角状而得名。
全世界的苔藓植物约有种；在自然界中，其物种的数量仅次于被子植物，是高等植物的第二大类群。苔藓植物分布极为广泛，除了海洋之外，在全球各地都有它们的身影：在热带、亚热带森林中密布于树干和树枝，在高海拔地区常形成独特的“苔藓林”。在热带雨林中，一些苔类植物甚至附生在蕨类植物和种子植物的叶面上，造成独特的叶附生现象，成为叶附生植物区系的主要类群。在一些恶劣的环境中，特别是高山、沼泽、极地等，苔藓植物凭借着它们有效的低温光合作用能力和快速的生理转化能力，常常形成大片群落，成为那里的主角。
大自然的先锋与卫士
作为现存最早登上陆地的绿色植物，苔藓植物在大自然中一直担当着许多重要角色。
首先，苔藓植物继蓝藻、地衣和细菌之后，出现于荒漠、冻原及裸露的岩石上，促进岩石分化，启动土壤的形成。苔藓植物能分泌一些酸性代谢物质，溶解岩面，同时它蓄积空气和降水中的粉尘、水分等物质，也包括本身紧密丛集的残体，历经漫长的岁月，不断堆积，逐渐形成土壤，在此过程中为其他小型动植物和微生物的生长营造微环境。不仅如此，苔藓植物对湖沼陆地化和森林沼泽化也发挥重要作用。一部分苔藓植物有较强的水湿环境生存能力，如泥炭藓属、湿原藓属、镰刀藓属等，它们有效地促进了湖泊、沼泽与陆地的交互演替。泥炭藓等喜湿种类遇适宜条件能够在湖边、沼泽中大量繁衍，上部逐年不断产生新枝，下部则渐次死亡、腐败。腐朽部分愈堆愈厚，沉积于水底，愈益坚实。长此以往，湖泊与沼泽逐渐收缩干涸，趋向陆地化，为陆生高等植物创造生存条件，最终演替为森林。相反，喜湿苔藓植物有强大的储水能力，它们繁殖过剩会导致森林演替为沼泽。正因为苔藓植物在地球岩石圈的改造及生态演替过程中发挥了巨大作用，今天我们的世界才充满了色彩和生命。时至今日，苔藓植物仍在不毛之地和受干扰后的次生生境中担当重要的拓荒者角色，无愧于“陆地先锋植物”的称号。
其次，苔藓植物作为“生态卫士”，对于涵养水源、保持水土、参与水循化和营养循环的正常运转、维持生态系统的稳定，也发挥着巨大作用。苔藓植物一般生长密集，成垫状生长，枝叶交错形成大量有较强吸水性的毛细孔隙。有的植物还具有发达的储水细胞，其吸水量可高达植物体干重的15～20倍，而其蒸发量却只有净水表面的1/5。有科学家曾在吉林长白山做过研究测算，１公顷的高山苔原上有近11吨苔藓分布，饱和蓄水量每公顷可达70吨，下雨后有1/3以上的水源可以被苔藓保存下来。苔藓植物附着于树干、树枝、叶面、岩石和土壤上，有效地防止了降水对土壤的直接冲击，特别是暴雨的冲蚀作用。苔藓植物这种高效的蓄水能力，能帮助遏制洪水泛滥等自然灾害，保卫人类生存环境的安宁。
空气的滤清器
除了发挥大自然先锋与卫士的作用以外，苔藓植物在改善环境质量方面也有巨大的潜力。由于城市化、工业化进程所造成的空前压力，绿地面积大量减少，CO2的排放量急剧增加，随之而来的是大气污染和全球气候变化愈演愈烈。
德国波恩大学的研究人员发现，苔藓植物具有吸收和消化汽车尾气烟雾的功能，是对付尾气烟雾的天然清道夫。随着汽车等交通工具的不断增加，汽车尾气排放量不可避免地成飙升之势，而汽车尾气烟雾中的微小颗粒，特别是直径小于10微米的微粒，对人具有很强的伤害性，严重威胁人们的健康。苔藓植物由于个体微小、相对面积巨大，以及较好的静电吸附能力，可神奇地吸附和吸收空气中的尾气颗粒，包括占尾气40%的有毒成分——铵。德国的研究人员通过相关实验显示，1平方米面积的苔藓植物可吸收20克的尾气颗粒，而德国道路上每年每平方米降落的尾气颗粒平均仅为14克。只要在路边或中央隔离带上种植合适的苔藓植物，就能很好地完成空气清洁的任务。波恩市已从年开始，在当地的一条高速公路边及其隔离带上率先种植苔藓植物。
由苔藓植物所创造的屋顶花园以及其他垂直绿化，给我们带来美感和健康。屋顶花园是近年来与城市高层建筑相适应的一种新的园林形式。因处于建筑顶部，光线强、风大、昼夜温差大，并且受到建筑物承载能力的限制,所以种植的土层很薄。这样苛刻的生存条件造成可供选择的植物范围极其有限。一些特殊的苔藓植物不仅个体轻巧、营养要求极低,对干旱和寒冷还有很强的抵抗力，在恶劣条件下会休眠，恰好能够适应这些不良的环境条件，实现屋顶绿化。事实上，用苔藓植物构建的屋顶花园不仅是一种特殊的城市景观，也是提高空气质量的有效途径。联合国的环境计划研究指出，当绿屋顶率达70％时，整个城市的CO2含量将减少80％，从而使热岛效应完全消失。
苔藓植物因其美化和净化环境的特殊能力而具有维持费用很低和节水（干旱时休眠）等优势，苔藓草皮正被积极研究和推广。但由于野生的苔藓植物在维持生态平衡中发挥独特作用，在注重环境保护和生物多样性的今天，如何科学地利用苔藓植物已成为当前科学家研究的一个热点问题。苔藓植物有性繁殖的过程复杂费时，很难满足人们对苔藓植物的需求；至于人工的苔藓植物繁育，主要寄希望于通过营养繁殖来实现。目前科学家们正利用组织培养来产生其原丝体和配子体，进行快速繁殖。这既能保证苔藓植物资源的可持续利用，也可满足人们对苔藓植物的需要。相信在不久的将来，苔藓植物会给城市带来更多的绿色。
环境污染的听诊器
苔藓植物往往具有单层细胞的“叶”，能够吸收空气中的物质作为养分，这使得它们对环境污染非常敏感，其敏感性高于种子植物10倍之多。人们利用苔藓植物的这个特点，把它们当作监测空气污染程度的指示植物。早在年，在荷兰瓦赫宁根举行的“大气污染对动植物影响”讨论会上，地衣和苔藓被推荐为大气污染的指示生物。近年来，苔藓植物对大气中污染气体和重金属的监测得到更广泛的认可，被誉为名副其实的环境听诊器。
生物反应器
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