苔藓植物对环境的指示作用

苔藓植物对环境的指示作用

海来伍达

（四川师范大学生命科学学院2010级1班）

摘要：苔藓植物由于其结构相对简单，对大气成分浓度和全球气候等各方面的环境变化非常敏感，因此苔藓植物可以作为全球变化、环境污染、养分状况、森林整体性及生态系统健康等方面的生物指示材料，利用苔藓植物可以监测指示大气污染，识别污染源，揭示大气层随时间的变化规律，并反映大气污染的时空变化格局，进而评价不同地区的环境状况变化；也可以用苔藓来示重金属污染和矿藏。所以苔藓植物是一种天然的指示剂。

关键词：苔藓植物、环境污染、大气污染、检测、指示作用

引言：随着城市化、工业化等人类活动对全球环境的影响，环境的污染负荷日益增加，用灵敏的指示生物来反映环境污染的程度及变化应用越来越多。苔藓植物由于其独特的生理和代谢特征，常被用来监测环境污染物质及污染程度的变化。特别是利用苔藓植物指示监测环境中重金属的沉降污染问题，已成为当今国际上环境科学研究的热点之一。它可用来指示重金属污染物来源、迁移及时空分布等。少数植物仅局限生长于富含某种特殊金属的基质上，而且具有积聚某种金属的能力。通过研究这些植物的分布状况，分析它们的金属含量，可定性的研究当地的某些重金属的含量及污染。

1 苔藓植物生理结构

苔藓植物是一类从水生向陆生生活过渡的生物类群，是生态系统中重要的生产者，它分布广泛，是生态系统演变关键的拓荒者之一。苔藓的植物体表面积与其生物量比值高，其解剖构造亦很简单，只由单层或少数几层细胞构成，植物表无蜡质的角质层覆盖，暴露于污染大气时，污染物质可从背腹两面侵入叶细胞之中，植物体中无维管束构造，亦没有真正的根，只在植物体的末端生出单列细胞的假根。苔藓植物的这些简单的结构导致了其植物体抗性弱，对环境变化敏感等特点，十分有利于大气中重金属污染物质在其植物体内的富集，从而可以达到指示监测环境重金属污染的目的。苔藓植物还具有一些独特的生物学特性使之更适合应用于污染的监测研究工作。首先，由于其分化程度低，植物细胞的生长势能相对旺盛，

因此，当茎枝先端生长点休眠或死亡后，更刺激了其茎叶下部的分生组织发育，从而促进新枝条生长，保持植物体终年常绿，再加之许多苔藓为多年生植物，可以作为大气污染的长期累积者，进针对某一地区或某一污染源的长期生物监测，增加了测定结果的稳定性和可靠性。

2，苔藓植物对大气污染的指示作用

大气气体成分浓度的变化会对苔藓的光合作用、生理代谢途径及次生代谢产物和基因稳定性等方面产生一系列的影响，苔藓植物能够指示的大气污染物，主要是碳氢化合物和氯化物，后两者的光氧化会产生臭氧，早期的气体研究是在模拟温室中将污染的空气经过盆栽的植物，后来是室外密闭箱中控制单种气体的浓度，近年来这些密闭箱大部分开顶箱所替代，而较接近自然状况的自由大气释放系统由于代价昂贵，至今还没有应用于苔藓研究$

苔藓植物对大气成分单因子或复合条件的响应可以通过生理学与生物化学等方法同时进行研究，生理学方法主要用于测量光合速率、呼吸、水分关系、蛋白质和自由氨基酸含量等的变化，而生物化学方法可以测量可溶性碳水化合物和抗氧化剂等的含量变化，且可以采用分子生物学的方法研究其机理$人们在逐步摸索能在尽量自然的状态下测量生理指标的手段，如叶绿素荧光仪由于不具破坏性，对测量苔藓地衣这类变水植物的光合作用尤其适用$研究的对象也可以覆盖极端不耐旱苔藓如泥炭藓到极度耐旱苔藓

随着现代工业迅速发展及人类活动的影响，全球大气浓度明显上升北半球的沼泽生态系所含的气体量大气中的气体含量大致相同，其中泥炭藓是最重要的判定者之一沼泽腐烂分解的速度会随着沼泽高度的增加加快，使沼泽截流的能力降低，沼泽从大气中吸收的将以其他,的形式释放，全球性的候变化也影响着苔藓植物的生态分布全球性的温度上和干旱会因为发增加而降低湿地的水位，增加湿地的分作用，低水位将通过沉积物的增加而使沼泽变小，释放更多的二氧化碳从而增加了全球变暖的程度同时树木增加，会使湿地苔藓消失等在泥炭沼泽地研究中，沼泽苔藓分布有向北推移的趋势，由于苔藓植物对雨量、温度、水分蒸发非常敏感，利用苔藓植物可以作为气候变化的指示植物，有可能定量地反映出气候变化对藓植物本身以及湿地生态系统的影响

3苔藓植物对生境养分状况的指示作用

虽然不少维管束植物也可以作为不同生境的指示者，但是，由于苔藓植物需要较短的时间就可对环境的变化作出反应，因而更具有指示意义藓常被认为是土壤养分状况的潜在指示者，一些水生或半水生藓类植物如柳叶藓科和青藓科植物也可以作为水分养分状况的指示者，沼泽中苔藓植物的种类对生境养分状况的指示作用研究得最为透彻，有些泥炭藓种类仅仅出现在环境梯度的某一个特殊的生境范围内，因而是生境养分状况及酸性程度的极好

指示者。

4苔藓植物对森林整体性的指示作用

维管植物尤其是多年生植被的特征，如盖度、频度、丰富度以及生物量等常用于评价景观健康和趋势，近年来扩展到土壤表面条件以及树附生孢子植物的评价和监测# 由于包括苔藓、地衣和藻类植物在内的生物土壤结皮改善了土壤结构，增加了土壤肥力，减少了侵蚀，因此可作为生态系统稳定和退化生态系统恢复评价的重要指标之一而树附的苔藓地衣植物由于对环境变化非常敏感，通常可用作森林整体性和生态系统健康的指示物#

生物土壤结皮适用于干旱半干旱地区生态健康的指示物，并且它们可以作为非生物因子的指示物# 如美国和澳大利亚的有些土地监测机构从中期开始收集有关生物土壤结皮的数据#生物土壤结皮与景观条件之间的密切关系也已经受到关注在寒冷季节，假如土壤表面比较湿润，生物土壤结皮的有机体在生物学意义上是活跃的，而维管植物只有在空气温度高于冰点的春季和夏季才开始活跃#结皮有机体常不受短期气候变化的影响，因此它们是长期环境因子良好的指示物#为此，、气候及其干扰历史等信息许多生物土壤结皮是放牧、人为践踏或车辆行驶等物理干扰的良好的指示物有些苔藓地衣种类是某一特定植被类型或生态区域的良好指示物，仅分布于某特定植被类型或生态区域，如黑藓仅分布于高山地区

许多学者发现可以利用附生地衣和苔藓作为森林整体性、生态系统压力和生物多样性的生物指示物#可以从不同尺度上，研究森林破碎化、边缘效应、空气污染、外来种入侵、维管植物多样性、优势种林冠条件等一些与森林发育、生态系统压力有关的因子，与附生苔藓地衣之间的关系，从而利用苔藓地衣作为森林发育、生态系统压力、生物多样性和景观破碎化与干扰的指示物#苔藓植物的盖度和种类也可在森林界面中起到指示作用所采用指标可以是单一种类的盖度和总盖度、物种多样性、指示种的出现与否和植物体重金属含量等如同一林区中未受和受到人为影响的森林，其内的苔藓植物空间分布结构存在巨大差别同一林区的苔藓种类组成和数量及群落的成分在时间跨度上也有较大变化，而森林中的附生苔藓地衣的种类及多度不受景观碎化程度的影响，而今与其附生的乔木多度和大小有关，而苔藓地衣的成分随着森林地面植被区系成分的变化而变化，在群落水平上主要受土壤条件影响，而在区域水平上主要受气候条件限制。

5、结语

由于苔藓植物本身所具有的优点，使用苔藓物进行生物监测具有广泛的应用前景。通过对藓植物体样本重金属含量的测定可以间接提供地区环境中重金属含量的本底数据，揭示污染在地理空间及时间上的分布格局。目前，如何用苔藓植物指示监测和研究环境重金属的沉