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地衣生物學

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地衣能夠在極端濕度、溫度和光線的地方定居,而且它們經常出現在其他宏觀生物很少能生存的地方。

地衣從大氣中吸收水分,但與植物不同的是,它們無法在乾旱期間將水分保留在地衣內。含水量可降至 15-30%,此時地衣的代謝不再活躍。一旦濕度上升,葉狀體就會吸收水分,皮層就會變成半透明,如果有足夠的光照,藻類會在幾分鐘內開始光合作用。

光合作用產生碳水化合物,這些碳水化合物被真菌以糖醇或葡萄糖的形式吸收。真菌迅速地將它們轉化為甘露醇進行儲存,使光生物無法接近它們。含有藍細菌的地衣也受益於它們固定空氣中無機氮的能力,這種營養通常是有限的,但對蛋白質合成至關重要。

地衣生長緩慢,可以從雨水和灰塵中獲得所需的養分。鳥糞提供高含量的氮。

生殖策略

地衣可以透過兩種主要方式繁殖:

  • 真菌有性生殖和孢子產生,然後與光生物素重新結合
  • 當雙方分散在一起時,進行營養或克隆繁殖,維持代間的共生關係。

有性生殖會產生遺傳變異,這對生物體適應變化很重要,但在地衣中,孢子僅由真菌夥伴產生。發芽後不久,如果它們要發育成幼小的地衣,就必須迅速與合適的藻類形成連結。對於單一孢子來說,這種情況發生的可能性很低,因此地衣已經發展出各種策略來提高這種可能性:

  • 有些會產生大量非常小且短命的孢子。
  • 其他藻類則產生較少但較大的厚壁孢子,在與合適的藻類接觸期間可以在較長時間內保持活力。
  • 其他產生具有許多細胞核的孢子,每個細胞核都能夠發芽。

如果孢子成功地找到了正確的藻類種類,無論是自由生活的還是在另一個地衣中,它都會用菌絲包裹它並開始形成新的葉狀體。在早期階段,一些地衣可能會透過與不適合該物種的藻類結合而形成。它可能無法在這種關聯中存活很長時間,但對於真菌來說,這延長了與正確藻類接觸的時間。

地衣生物學:子囊中的孢子

大多數地衣真菌是子囊菌,它們在垂直於「子實體」的囊狀子囊中產生孢子。這些子實體可能是圓盤狀(apothecia),邊緣顏色相同或不同,有柄,燒瓶狀(perithecia)或細長(lirellae)。這些以及子囊和孢子本身的結構是大多數地衣分類的基礎。「子實體」通常壽命很長,可以持續產生孢子多年,而其他子實體則在涼爽潮濕的條件下短暫出現。

營養傳播對許多物種都很重要,有些物種從未發現有性子實體。營養繁殖體含有藻細胞和真菌菌絲。有些只是葉狀體的破碎碎片。Soredia是一種小粉狀繁殖體,含有一些藻類細胞和真菌菌絲,有時在稱為soralia的結構中產生。Isidia是葉狀體上可分離的生長物,周圍有保護性皮質。這些繁殖體可能透過風、雨、昆蟲、鳥類甚至人類傳播。少數落在適當地點的繁殖體可能會成功發育成新的地衣,但單一繁殖體的存活機會仍然很低。

地衣物質

地衣產生稱為地衣化合物的次級物質。它們的濃度可能非常高,高達地衣乾重的 20%。許多是廢物,但有些對地衣還有其他好處:

  • 地衣的苦味可能會讓吃草的蛞蝓和蝸牛難以接受
  • 防止紫外線輻射,例如Xanthoria parietina中的橙色色素和反光草酸鈣晶體,它們在Physcia aipolea的子殼上形成普魯納。
  • 抗生素特性
  • 以某種形式鎖定重金屬,使其毒性較小
  • 幫助溶解生長所必需的通常不溶的礦物質
  • 疏水性(不可潤濕)地衣物質可改善潮濕條件下髓質的氣體交換。

這些地衣物質可以透過化學斑點測試和薄層色譜法來檢測。

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