沙漠中的苔藓利用石英岩作为遮阳物

2020-09-27 29苔藓

沙漠中的苔藓利用石英岩作为遮阳物:如果你是莫哈韦沙漠中的苔藓,住在半透明的岩石下会很舒服。

沙漠中的苔藓利用石英岩作为遮阳物

加州大学伯克利分校的一名研究生发现,加州沙漠中的一些苔藓植物通过躲在半透明的石英卵石下面来寻求保护,以躲避无情的阳光和热量,基本上是利用这些岩石作为遮阳棚。

这些岩石下的土壤比暴露在外的沙漠土壤保留了更多的水分,Jenna Ekwealor说,而足够的光透过乳白色的石英,让微小的苔藓保持绿色的叶绿素。苔藓实际上更喜欢昏暗的光线,使这些条件非常适合生长。相比之下,附近的苔藓在阳光充足的情况下会干枯变黑。

有一种沙漠苔藓似乎只能在高海拔地区生存,而乳状石英出现在散布在沙漠周围的露头上。因为阳光不能穿透土壤,所以这个地区的花岗岩下面不长苔藓。

“我们在那里(在莫哈韦州)研究苔藓的种群生物学和生殖生物学,然后拿起这些凉爽的石英岩,就像,哦,看看这美丽的岩石,”在加州大学伯克利分校杰普森植物标本馆工作的综合生物学博士生埃克韦勒说。当其他的苔藓都是干的和休眠的,她“看到有苔藓生长在石英下面,它是鲜绿色的。这是第一条线索,表明某些东西是不同的,它们对环境的反应是不同的。”

他们与她的前硕士论文导师、洛杉矶加州州立大学的Kirsten Fisher合作,在乳白色的石英卵石下放置了温度和湿度传感器,记录了去年9月至2020年2月的小气候。

埃克韦勒说:“岩石充当极端气候的缓冲区。”沙漠海拔很高,夏天很热,冬天很冷。白天可能很热,晚上可能很冷。岩石使下面的苔藓在一年中炎热的季节保持凉爽,在寒冷的季节保持温暖。相对湿度的增加只是一个积极的因素,对于那些在相对湿度太低时就会干枯的植物来说,这一点很重要。”

天体生物学家长期以来一直在研究生活在半透明沙漠岩石下的蓝藻——这可能是其他星球上可能存在的极端生命类型的模型——但这是已知的第一种利用这些自然避难所的绿色植物。

她说:“在沙漠中,对所有生物来说,这就像是生死攸关。”因此,任何时候只要你能找到一点动力,一点好处,就会有很大的不同。”

埃克韦勒和费舍尔本周在《公共科学图书馆综合》杂志上报道了他们的发现。

清凉的青苔

作为最早在3亿年前进化的陆地植物之一,苔藓对极端环境有很好的适应能力,能够在反复的干燥和冰冻中存活下来。有些生产防晒霜来抵御强烈的紫外线。有些人可以在十年内保持死亡,代谢活动为零,然后在被淋湿后几秒钟内复活。在北极和南极以及最热、最干燥的沙漠都能找到它们。

一种通常生活在乳白色石英下的苔藓类植物,犬齿环毛藻,通常生长在裸露的土壤上,形成生物锈,与地衣和蓝藻联系在一起。这些结壳是许多沙漠的特征,保护土壤不受侵蚀,并为其他植物提供养分。

作为沙漠生物外壳的一部分,合成层并不显眼——直径约1毫米,长5毫米。它们只有在潮湿的时候才会生长,而且由于莫哈韦每年可能只有五次“降水事件”——其中一半可能是雪,这不利于生长——它们生长缓慢。埃克韦勒估计,Syntrichia每年只长几毫米。

剩下的时间,暴露在土壤中的合成苔藓仍然处于休眠状态,变成深棕色黑色,可能是防晒霜——这是埃克韦勒正在为她的博士论文想办法的。

她发现,与暴露在外的苔藓相比,爬在岩石下的苔藓生长速度快60%。

她说:“通常生活在那个海拔高度的苔藓很小,在土壤表面呈褐色,在岩石下面它们又高又绿。

在最低时,岩石下面的平均相对湿度大约是裸露土壤的两倍——63%对33%。“低石微环境”中的日温度变化比土壤表面温度下降了约4摄氏度(7华氏度)。

另一种藓类植物,无翅龟,通常生长在较低海拔的全阳光下,但在海拔1900米(6200英尺)的研究地点,它似乎只生长在乳白色石英下面。

埃克韦勒说:“这些岩石给苔藓带来了两大好处:要么增加了它们正常的栖息地,要么让它们生活在一个你通常不会居住的栖息地。”

尽管苔藓喜欢阴暗潮湿的环境,但它们和所有植物一样,需要一些光线,否则就会变白死亡。根据她的测量,4%到0.4%的入射光通过乳白色的石英岩,这取决于岩石的大小。在她的研究地点,在一个叫绵羊溪洼地的地方,石英的厚度从25到14毫米不等,或者说一英寸到五分之二英寸。

研究意义

沙漠中的苔藓利用石英岩作为遮阳物,研究人员怀疑,石英不仅降低了整体的光和热,而且提供了保护,免受紫外线的破坏。生长在石英下面的苔藓比生长在暴露区域的苔藓的防晒霜颜色要少。

埃克韦勒自称是“苔藓福音传道者”,他对苔藓的小世界非常着迷,偶尔还会带领当地的苔藓散步,参加加州本土植物协会苔藓植物分会。

她说:“对于这些小植物来说,像你头顶上的巨大石英石阻挡了所有的阳光,让你保持湿润,就像一个巨大的栖息地。”你可以在沙漠的中央,但是一块小石头会让你感觉像是在春天里。我们必须记住从一个非常小的植物的角度看世界。”

引用

University of California - Berkeley. "Desert mosses use quartz rocks as sun shades: Some mosses in the Mojave Desert live under translucent quartz as protection from the sun." ScienceDaily. ScienceDaily, 24 July 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200724104209.htm.

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