真菌的狀況和研究,看完漲知識了

2020-12-06 小黃黃娛樂圈

遭遇幹擾的生態系統很少能夠完成自我重建,而通常依賴於土壤中斑塊狀存活下來的微生物來支撐起整個系統,也就是所謂的假說。恢復受幹擾的土地必須在景觀層面上了解菌根菌的角色。實踐表明,在礦山廢物堆上通過單純的植樹造林來進行環境恢復的項目並不成功。只有認識到這些樹必須依賴於菌根菌方能生長之後,通過接種的植樹造林方式,才得以大力推廣並成功應用於幹擾地區的恢復。現在,在熔渣堆、煤屑、礦山廢棄物和垃圾填埋點上種植的樹木基本上都接種了菌根菌。使用的是那些具有較多宿主植物的菌類。在英國,主要是塊菌中的橙黃硬皮馬勃和傘菌中的卷邊網褶菌。在美洲,卷邊網褶菌接種到松樹上並用於工業廢物點的種植恢復。

此外,風和動物是孢子散播的重要載體,認識並在適當的土地管理中運用這些知識,可以促進恢復項目的發展。在美國太平洋西北部聖海倫山,在種植叢枝菌根植物的過程中發現,隨著植物在當地重新生長和建立起來,動物便在破碎的植被景觀間進行孢子散播。這表明在自然生態系統中,真菌、植物、動物以及環境能夠和諧共存。在自然分解過程中,許多細菌和真菌能夠將有毒的化學物質分解成簡單、有益的成分,我們稱之為「生物補救法」。這一生物補救法被用於清理洩漏的油汙。一些真菌依賴碳水化合物生存,並將它們分解成為簡單且安全的物質。雖然參與生物補救的多為小型真菌,也有大型真菌具備此功能。比如糙皮側耳菌能夠分解原油中的碳水化合物,黃孢原毛平革菌能分解木餾油和其他油類,甚至還可用於清理地上的廢棄爆炸物。

有毒和富含金屬汙染物及其汙染地的生物補救,同樣可利用具備吸收和富集金屬功能的真菌來完成。生物吸附是真菌吸附金屬,然後將這些金屬回收、安全處理或循環利用的過程。許多具有這種功能的真菌是子囊菌,不在本章討論範圍內。除此之外,蘑菇還能吸收放射性物質,是放射性汙染的生物指示劑。在1986年烏克蘭車諾比市的核反應災難事件之後,烏克蘭食用菌的汙染嚴重超過安全標準,但後來汙染水平隨風向跨越大陸轉向西部而有所下降。真菌能不斷擴大其分布區,而前文中提到的各種幹擾,為真菌在新生境裡的建立提供了諸多可能性。因此,我們認為在人為幹擾之後,真菌在恢復和維持景觀生態過程中的作用巨大。

植物的功能生態學是將某個物種的形態特徵,例如比葉面積、莢果數、種子大小等,作為工具來衡量和解讀種群結構的變化。將這種生態學研究手段直接運用到真菌群落上顯然較為困難。因為真菌群落具有更多的生化功能特徵而非形態特徵。另外,在實驗條件下培育的真菌其特徵很難等同於野外條件下生長的。同時,大多數真菌還不可栽培。可用於真菌功能生態學的一些形態特徵有:外生菌根菌的菌絲形態、菌絲豐富度、多孔菌功能性子囊層的表面面積、每釐米宿主根部的菌根感染點數。在分子水平上,功能基因可作為一個生態指標,但這些基因不一定在形態特徵上表達出來,而且僅有少數功能基因得以識別。不過研究認為,漆酶基因在分解含有木質素落葉層的過程中極為重要,而且該基因的豐富度可能與特定腐木菌的存在關聯。如果能給真菌的功能特徵賦值的話,就能解讀景觀層面以及物種組成層面上群落結構的變化,並了解菌落結構與生態系統功能之間的聯繫。

自從應用了分子生物學研究方法,菌類生態學研究取得了重大進展。但相應的菌類野外研究方法卻有所欠缺。除了菌類分子指紋圖譜這一發現本身所帶來的驚喜之外,如果缺乏物種形態學和生態學方面的知識,此研究進展也幾乎無用武之地。如果一個分子生物學家僅著迷於試管世界,而不了解他所研究對象的生活史,將是一件令人遺憾的事情。同樣,真菌的自然史數據也可以支持並為生態學和譜系發生學研究提供多種機會。而生物信息學正是為此應運而生且迅速發展,為這類研究提供平臺以獲取相關數據。生態學研究一般不考慮系統進化,但可用它將生物進行功能群或營養群的歸類,比如菌根、腐生、寄生等,尤其是在缺乏分類學數據的情況下。在針對群落生態學和菌根真菌的研究中發現,系統進化對研究識別生態學特徵是個很好的起點,因此建議延伸到整個真菌群落中。對這一點進行了簡明扼要的總結:「因此,了解和掌握自然史及系統進化知識可以幫助解讀在環境研究中菌類的生態作用,哪怕是在這些菌類還未得到正式描述的情況下。」

與任何一項研究領域所普遍存在的規律一樣,發現的越多,隨之而來的問題也就越多。菌類生態學的研究道路上充滿許多機遇,這裡列出一些重要的方面:重新關注菌類自然史的基本知識,不斷收集彙編野外數據,尤其是持續多年的研究,以獲取菌類群落結構生態變化的重要證據。繼續菌類生物學的研究,更好地為理解分子識別提供基礎。確定真菌的不同競爭策略及其與生活史之間的聯繫。突破抽樣的限制,應用分子生物學技術,進行更為準確的真菌物種多樣性評估。將已確立的生態位分化模式與功能基因研究手段聯繫起來,增進對菌類群落結構與生態系統功能的理解。確定在小尺度上導致真菌組合變化的原因,特別是東非米歐埔林地土壤溼度和有機質的影響。

對景觀尺度上真菌散播模式進行量化研究,並與生態學模式,如演替和生物地理學聯繫起來。探索與菌根菌相關的研究空白點,以更好地理解生態過程,包括:真菌的多樣性;植物與真菌之間的物質交換過程和機制;林地和森林的物候變化對地下菌根的影響;長期乾旱狀況下外生菌根菌的生存策略;確定森林系統中複雜而隱秘的菌類在營養經濟學中所扮演的角色;東非米歐埔林地景觀層面上食菌動物對真菌群落結構和維護的重要性。理解火對真菌群落的影響,執行適當的可持續管理技術,保護生境。理解菌根動態對氣候變化的響應。菌根菌適應變化的能力,宿主樹木對氣候變化的響應可能是保持生態系統高產的重要決定性因素,因此非常值得研究。

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