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加州大学伯克利分校新闻

沙漠苔藓使用石英岩石作为太阳阴影

green moss growing under a quartz rock in the desert

在莫哈韦沙漠,一个半透明的石英岩保持土壤湿润,苔绿色和阳光的强度。附近的苔藓皱纹和干燥的空气和强烈的沙漠中变成黑色的太阳。苔藓物种Syntrichia caninervis。(由克里斯汀•费雪的照片)

生活在一个半透明的石头可以很舒适,如果你是一个苔藓在莫哈韦沙漠。

伯克利加州大学的一名研究生,发现一些苔藓在加利福尼亚沙漠太阳无情的寻求保护和热保护下半透明石英鹅卵石,基本上使用岩石作为遮阳篷。

这些岩石下的土壤比暴露荒漠土壤保持更多的水分,说詹娜Ekwealor,足够的光通过乳石英允许微小泄漏苔藓与叶绿素保持绿色。苔藓实际上更喜欢昏暗的灯光,使这些条件适合发展。相比之下,附近的苔藓在阳光充足枯竭和黑色。

一种沙漠苔藓似乎只能生存在高海拔下乳石英,它发生在露出散布在沙漠。苔藓不生长在该地区花岗岩石头因为阳光不能到土壤里去的。

“我们(在莫哈韦)研究苔藓,种群生物学和生殖生物学的,拾起这些很酷的石英岩石,像,噢,看看这个漂亮的石头,“Ekwealor说,一个综合生物学博士生在大学工作,在加州大学伯克利分校杰普森植物标本室。所有其他的苔藓干燥和休眠的时候,她发现有苔藓生长在石英和明亮的绿色。这是第一个线索是不同的东西,他们应对环境不同。”

a rocky, dry wash in the Mojave Desert

岩石的研究网站,干羊河洗在莫哈韦沙漠。(珍娜Ekwealor加州大学伯克利分校的照片)

与她以前的硕士论文导师合作,克里斯汀•费舍尔加州州立大学洛杉矶,他们把温度和湿度传感器在小气候乳石英鹅卵石来记录下从去年9月到2020年2月。

“岩石作为缓冲的极端气候,“Ekwealor说。“沙漠是在高海拔,它在夏天非常热,冬天非常冷。和天热,晚上会冷。下面的岩石使苔藓凉爽在炎热的地区,温暖寒冷的时期。相对湿度的增加只是一个正面,一个重要的事情,这些植物干燥时相对湿度太低。”

天体生物学家一直研究蓝藻,生活在半透明的沙漠岩石——模型类型的极端生命可能存在于其他行星——但这是第一次绿色植物利用这些自然保护区。

“在沙漠里,所有生物,就像生死,”她说。“所以任何你可以找到一点刺激,一点好处,它一个非常大的区别。”

Ekwealor和费舍尔本周在《公共科学图书馆·综合》杂志上报告了他们的发现。

很酷的苔藓

作为第一个陆地植物进化超过3亿年前,苔藓适应极端环境中,能够经受一次又一次的干燥和冷冻。一些生产防晒霜防止强烈的紫外线的阳光。一些可以保持死亡,零代谢活动,十年来,然后在数秒内恢复湿的时候。他们发现在南极和北极,以及最热门、最干旱的沙漠。

Jenna Ekwealor sitting on the ground among rocks, deploying equipment to measure conditions under rocks

詹娜Ekwealor在研究网站2019年9月部署数据记录器记录温度和湿度下小乳石英鹅卵石和土壤表面。她正试图理解为什么苔藓下面石英岩石土壤保持绿色而又黑暗和干燥。(由克里斯汀•费雪的照片)

苔藓物种之一,经常生活在乳石英,Syntrichia caninervis,一般生长在裸露土壤biocrusts,地衣和蓝藻的协会。这些外壳是许多沙漠的一个功能,防止土壤侵蚀和为其他植物提供养分。

作为沙漠生物结皮的的一部分,Syntrichia是不显眼的,直径约1毫米和5毫米长。他们种植只有当湿,因为莫哈韦可能会每年只有5“降水事件”——其中一半可能是雪,这不利于经济增长,他们慢慢成长。Ekwealor估计Syntrichia增长每年只有几毫米。

其余的时间,裸露的土壤潜伏Syntrichia苔藓,把黑暗的褐黑色,可能是防晒霜——Ekwealor正试图找出她的博士论文。

她发现,与裸露的苔藓相比,爬到岩石下面的苔藓生长速度要快60%。

她说:“通常生活在那片高地上的苔藓很小,在土壤表面呈棕色,而在岩石下面,它们又高又绿。”

最低的时候,岩石下面的平均相对湿度大约是暴露土壤的两倍——63%对33%。“底栖微环境”的日温差比土壤表面降低了约4摄氏度(7华氏度)。

comparison of dry and wet moss

在莫哈韦的夏日阳光下生长的caninervis苔藓看起来是深褐色的,因为它的色素可能起到了紫外线防晒霜的作用。在实验室中,没有紫外线照射,苔藓是绿色的,没有色素。(加州大学伯克利分校,Jenna Ekwealor拍摄)

另一种苔藓,Tortula inermis,通常生长在阳光充足的低海拔地区,但在研究地点海拔1900米(6200英尺),它似乎只生长在乳白色石英下。

埃克韦诺尔说:“岩石为苔藓提供了两大好处:要么促进了它们正常的栖息地,要么让它们生活在一个你通常不会生活的地方。”

虽然苔藓喜欢昏暗潮湿的环境,但它们和其他植物一样,也需要一些光线,否则就会变成白色而死亡。根据她的测量,4%到0.4%的入射光通过了乳白色的石英岩,这取决于岩石的大小。在她的研究地点,一个叫Sheep Creek Wash的地方,石英的厚度在25到14毫米之间,也就是一英寸到五分之二英寸之间。

an outcropping of green and dark, dried out mosses in the Mojave desert

在这张拍摄于莫哈韦沙漠的照片中,至少生长着三种不同种类的苔藓。干燥、深色的是caninervis Syntrichia,它有时生长在石英岩下,以保持绿色,防止阳光直射。(加州大学伯克利分校,Jenna Ekwealor拍摄)

研究人员怀疑石英不仅降低了整体的光和热,而且还提供了保护免受紫外线的伤害。生长在石英下面的苔藓比生长在暴露区域的苔藓有较少的防晒霜。

自称为“苔藓福音传道者”的Ekwealor对这个小小的苔藓世界非常着迷,他偶尔会带领当地的苔藓走到加州本地植物社团的苔藓植物分会。

她说:“对于这些微小的植物来说,像这些巨大的石英岩一样的东西可以遮挡阳光,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,但一块小石头会让你感觉你是在春天。我们必须记住从一株非常小的植物的角度看世界。”

相关信息

  • 生活在石英:Hypolithic苔藓在莫哈韦沙漠(PLOS ONE)
  • 珍娜·鲍尔曼Ekwealor网站
  • 克里斯汀•费舍尔网站

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.berkeley.edu/2020/07/23/desert-mosses-use-quartz-rocks-as-sun-shades/