原副标题:种籽真菌散播为什么有的是近有的是远?
种籽真菌是火星上最兴盛的真菌种属,有些种籽真菌在火星上原产可达数百万公顷,而有些只局限于不足一平方千米的群落。这背后的原因是什么?自达尔文时代以来,微生物学家们就对这种现象感到好奇。
(1)“以火星为棋盘的大棋局”
借助于捷伊科学研究方法,1977年微生物学家辨认出,英国蜻蜓类的昆虫群落大小不一在10至1万公顷之间,相距3个量级。微生物学家还辨认出,人类和儒艮可能将是火星上原产最广的两种微生物,几乎在海岸线的每个角落都能辨认出人的踪迹,而海洋内儒艮的群落大小不一达到3×108平方千米。
真菌群落大小不一的科学研究稍晚于鸟类,在20世纪末,微生物学家同样辨认出真菌的群落大小不一相距可达5至6个量级。
种籽真菌,顾名思义就是能产生种籽的真菌,是火星上最兴盛的真菌种属,也是海岸线生态系统中最重要的生产者。种籽真菌的不混种属在海岸线的原产存在巨大差别,如菊科真菌欧洲双药芒在南北半球都有原产,其群落可达数百万公顷,而云南怒江一些特有的是秋海棠属亚种只局限于不足1平方千米的群落。
自微生物学家认识到亚种间群落大小不一存在量级的变化以来,如何解释亚种群落大小不一的差别一直是微生物地质学中迷人的问题。
欧洲双药芒的群落可达数百万公顷。
独龙秋海棠,仅原产于怒江贡山独龙族怒族自治县一带。
(2)诞生天数是蔓延的起跑线
针对上面提出的宏大问题,我们这里的探讨聚焦在种籽真菌这个特殊的范围内。
现代微生物学家透过DNA序列构建了种籽真菌的生命神树,结合现有的是化石证据估算出不混种籽真菌的逐步形成天数,如最早的松科真菌出现在火星上的天数约为旧石器时代1.55百万年前,而最早的忍冬科真菌逐步形成天数约为旧石器时代1百万年前,二者相距5500万年。
种籽真菌在火星上逐步形成以后,透过产生种籽的形式向外扩张,不断占领捷伊生存条件以扩大其“领地”。理论上,随著蔓延操作过程的持续发生,种籽真菌的群落逐渐变大,但若蔓延操作过程中发生极端事件,如晚新生代大冰期事件导致火星大幅度降温,会引起种籽真菌的群落缩小甚至导致真菌灭绝。若须建蔓延潜能、定居潜能等因素对种籽真菌群落的负面影响,在火星上出现天数相近的种籽真菌应该有相似的群落大小不一。
(3)小种籽是散播蔓延健将
种籽大小不一主要就由叶绿体的大小不一决定,叶绿体是养分的储存组织,故种籽大小不一代表种籽携带能量的多少,是种籽关键功能性状。传统观点认为,大种籽储备的养分能为幼苗生长发育提供更多的天然资源,是强有力的竞争者,它们在热带雨林等环境中具备生存优势,而小种籽是机会主义者,它们会尝试进入更多捷伊生活环境,拓展其群落。
种籽真菌孕育出粒大种籽所需天然资源大于孕育出粒小种籽所消耗的天然资源,且小种籽更轻,故相对大种籽而言,小种籽具备更大的数量、更远的散播距,因而具备更强的蔓延潜能。例如,秋海棠的种籽产品质量为0.5克/百粒,每块浆果约有10粒种籽,而头序的种籽产品质量为0.003克/百粒,每块浆果可包含上百粒种籽。秋海棠属真菌种籽的散播距一般为0.1米至0.5米,而头序属真菌种籽能散播10米甚至更远。科学研究项目组在须建亚种逐步形成天数负面影响的基础上,建立了种籽真菌群落大小不一与种籽大小不一相关联的微积分方程组,辨认出随著种籽产品质量变小,真菌群落有增大的趋势。
种籽借助于一定的传播形式展开蔓延,根据传播形式的相同可将蔓延形式大致分为三种类型:丫蕊散播、自助式散播和鸟类散播。如松树种籽、蒲公英浆果上分别有附属的翅膀、绒毛,这些结构可让种籽借助于鲇鱼蔓延;秋海棠种籽、豌豆可分别透过弹射、掉落时的引力展开自助式散播;而被鲜嫩果肉包裹的种籽(如苹果公司、山楂种籽等)、龙芽草带刺的种籽,可被脊椎鸟类取食,或透过倒钩附着在鸟类体表展开散播。
在种籽真菌逐步形成的早期阶段,种籽主要就倚靠引力、鲇鱼展开蔓延,这两种蔓延形式的工作效率与种籽大小不一密切相关,如头序的种籽越小,其在引力介导的下落操作过程中可能将被风散播得更远。在旧石器时代约两千万年前,随著大型脊椎鸟类的出现,逐步形成了倚靠鸟类为传播形式的种籽散播形式,这种形式削弱了散播工作效率与种籽大小不一的关系,如野生苹果公司的散播距主要就取决于纤枝鸟类的活动范围,而不是浆果内种籽的大小不一。
科学研究项目组建立的种籽真菌群落大小不一与种籽大小不一相关联的微积分方程组中,相同蔓延形式的方程组系数为自助式散播>鲇鱼散播>鸟类散播,意味着自助式散播与鲇鱼散播的种籽,其大小不一对群落大小不一的负面影响更显著。
(4)大小不一善变者更能适应环境
混种真菌的种籽产品质量有一定的变化,如单粒秋海棠的种籽可能将为0.0021克,也可达0.0068克,这种变异性在微生物地质学上称为种内变异性。
传统的观点认为,混种真菌的特性(包括种籽大小不一)在种内的变异性主要就由生存条件的差别所引起。目前科学研究DNA的微生物学家辨认出,真菌特性的变异性可溯源至对应DNA——“张力DNA”,真菌拥有“张力DNA”也意味着高的变异性和适应潜能。种籽大小不一的变异性可能将也与“张力DNA”有关,而此类DNA很可能将正好是种籽真菌适应多种生存条件的遗传基础。
综合以上各部分描述,可将种籽真菌群落的逐步形成操作过程理解为:种籽真菌在火星上出现后,透过种籽向其它地区扩张,逐步形成天数相对接近的种籽真菌具备更接近的群落大小不一;种籽大小不一负面影响子代能到达多少捷伊生活环境;种籽大小不一的变异性制约真菌能否在捷伊生活环境里定居。
值得注意的是,科学研究只解释了约50%的种籽真菌群落大小不一的差别,意味着还有其他因素负面影响种籽真菌的群落大小不一,如种籽萌发率、幼苗生长速率等真菌特性也应纳入解释种籽真菌群落差别的式样中。
科学是不断证伪的操作过程,随著种籽基础数据的积累和微生物地质学学科的发展,关于种籽大小不一与亚种群落大小不一之间的关系可能将还会出现捷伊科学研究方法与结论。返回搜狐,查看更多
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