贵州日报天眼新闻记者 谢巍娥 彭林元
雨后初霁,云雾在贵州茂兰国家级自然保护区的峰林间缓缓游走,将喀斯特锥形山峰裹上一层朦胧轻纱。
蒙文萍博士蹲在山顶的生态观测站外,用镊子小心翼翼地整理着被雨水冲散的苔藓,碧绿色的穗状苞叶细如发丝,稍一触碰便簌簌滚落。
这些看似柔弱的苔藓,全部生长在薄薄的石片上,被分别放置在野外100多个实验装置中。
“它们属于石生苔藓,都是天生的‘生态修复师’呢!”蒙文萍来自贵州省植物园,她会定期带领团队成员在茂兰研究石生苔藓,这也是贵州科研团队在喀斯特石漠化生态修复中发现的自然智慧。
古老植物的生态逆袭
作为地球上最早登陆的植物类型,苔藓已在地球繁衍数亿年。中国拥有3340余种苔藓植物,在贵州境内分布有1620余种,包括湿生、附生、土生、石生等类型。其中,石生苔藓是一类生长于石灰岩或白云岩表面的苔藓,体形矮小,枝叶交错卷曲,具有耐高温、耐干旱等习性。
“当干旱来袭,石生苔藓失水后开始蜷缩,进入保护性休眠状态。”蒙文萍说,此时的苔藓颜色转为黄灰,仿佛已经死亡,但这只是一种深度的自我保护策略。一旦水分重新降临,它又会在几秒钟内复活变绿,舒展叶片进行光合作用。凭借“干而不死、遇水则生”的特性,即使蜷缩如枯丝,也可以在接触雨水的瞬间舒展变绿,悄然维系着脆弱的生态平衡。
蒙文萍研究团队历经十年追踪,在贵州共发现200余种石生苔藓。作为生态系统演替过程中的先锋物种,石生苔藓扎根于裸露的石灰岩表面,在高温、干旱、高钙的特殊环境中展现出惊人韧性,不仅能够改变岩石表面温、湿度,还能增加生境内微生物资源数量,提高生境内氮、有机质等营养肥力和苹果酸等含量,缓解雨水对岩面土壤的冲刷。
“石生苔藓的特殊之处在于,为适应喀斯特地区岩石表面特有的高钙环境,它们有一套独特的钙库调节机制。”蒙文萍介绍,喀斯特地区植物生长的土壤钙含量显著高于非喀斯特地区,为应对这种高钙环境,石生苔藓具备快速调节体内钙含量的能力。
微观世界的生存智慧
在实验室的高倍显微镜下,石生苔藓的生存策略令人惊叹。
研究团队通过模拟喀斯特高钙环境发现,当外界钙浓度骤升时,石生苔藓体内的钙含量最快可在1分钟内随之发生变化。然而,这种变化并非永久性的,通常在40分钟至3小时内,其体内的钙含量便会自行恢复至原有水平。
“就像给细胞装上了‘安全阀’。”蒙文萍解释说,“这是苔藓在亿万年进化中练就的‘独门绝技’,也是它们能在其他植物望而却步的裸岩上繁衍生息的关键,更是破解喀斯特石漠化生态修复的密码。”
更令人称奇的是石生苔藓构建的“微型生态圈”。研究发现,附着在岩石表面的地衣、苔藓,对岩石有原始的钻孔作用,苔藓将岩石溶蚀残留物与自己的枯枝残体包裹起来,藏在植物下面,为蕨类植物、草本植物的定居创造条件。利用微薄的土壤,这些植物开始生根发芽,之后,木本植物也参与进来,让岩石表面热闹起来,慢慢建立起一个健康强大的喀斯特生态王国。
“这一切是那么的和谐,那么的天衣无缝。”贵州省林科院院长冉景丞说,研究发现,在茂兰喀斯特地区,即使同一年、同等降水条件下,缺少森林植被覆盖的喀斯特地区降水形成径流的机会是森林区的4倍,且森林区地表径流的含沙量只有非森林区的5.57‰~13.74‰。
研究表明,石生苔藓分泌的酸性物质溶蚀岩石表面, 促进了母岩的风化及成土过程。与此同时,苔藓植物特殊的生长形式能够将径流和空气中的细小土壤颗粒拦截并沉积于假根下,起到良好的固土蓄水作用,为其他植物的生长提供基质。通过日积月累,树木长成森林后,树冠可以减少雨水对地表的冲击,形成良性循环。
从科研成果到生态实践
研究发现,岩溶地区大约需要上万年才能形成1厘米厚的土壤。喀斯特地区土壤薄而不连续,一旦植被遭到破坏,必然导致表层土壤流失、岩石裸露。加之喀斯特环境中土壤与母质、母岩层间往往是一个比较光滑的石灰岩层面,土壤表层物质被淋湿后,较薄的土层与母质母岩层之间没有一个紧密的接触面,地表水下渗以后,很快在这一接触面上产生侧向径流,使得土层更加松散。
因此,石生苔藓扮演着岩石“土壤制造者”的关键角色。
研究团队成员马菁华解释道:“作为地球上最早出现的陆生植物,苔藓分泌的有机酸能缓慢溶蚀岩石,释放钙、镁、钾等元素,从而在原本寸草不生的裸岩上形成最原始的土壤层。”
“我们团队研究的核心,就是要量化石生苔藓对岩石的溶蚀作用有多大,具体溶蚀量是多少,用数据说话。”蒙文萍希望研究能为喀斯特石漠化的治理与恢复提供新的思路和方法。
这项研究是国家自然科学基金项目,名为《喀斯特生境石生苔藓有机酸对碳酸盐岩的溶蚀机制研究》,于今年1月正式启动,为期4年,旨在深入研究喀斯特地区独特生物多样性得以维持的内在机制。
“我们每个月都要定期观测,最近雨水多,有些实验瓶内积水漫过苔藓,长期浸泡会影响其正常生长,需要及时调整。”马菁华说,团队在茂兰保护区密林深处共设了4个样地,每个样地有140个实验装置,用于定期观测苔藓对石片的溶蚀效果。
实验所用的石片正是就地取材于茂兰保护区的典型岩石,选用的湿地藓和美灰藓也是喀斯特环境中的代表性石生苔藓。研究地点同样选择具有喀斯特地貌高度代表性的茂兰国家级自然保护区,确保实验结果的科学性。
荔波茂兰至今保存着世界上面积最大的喀斯特原始森林。2007年6月在联合国第31届遗产大会上被评为世界自然遗产地,成为中国第六个、贵州第一个世界自然遗产地。
石生苔藓就像岩石上的绿色“修复师”一样,以其顽强的生命力和独特的生态功能,正加速愈合喀斯特地貌裸露的“伤口”。



