苔藓指示剂
你知道为什么牵牛花早上是蓝色,到下午却是红色的吗?其实,这是因为牵牛花对环境变化做出的反应。
牵牛花中含有花青素,这种色素在碱溶液中呈蓝色,在酸性溶液中呈红色,而一天中空气中的二氧化碳会随着时间的推移不断增加,这就导致了牵牛花对二氧化碳的吸收越来越多,牵牛花中的酸性随之不断升高,花色也就从蓝色变成了红色。
我们将大自然中能对环境变化做出反应的植物称之为“指示植物”,牵牛花即是反映空气中二氧化碳浓度变化的指示植物。
除了牵牛花,大自然中的许多植物都是天然的环境“指示剂”,都能在一定程度上反映环境的指标。
与动物一样,植物对环境的变化非常敏感。一旦环境中出现了大气污染,植物便会从外表形态、内部结构,尤其化学成分上表现出一系列的反应特征。那些敏感的植物反应最快,最先发出污染信息,如出现污染症状,生长发育受阻,生理代谢过程发生变化和污染物在体内发生积累等。
通过对植物这些特征的分析,人们可以判断环境中是否出现了污染,以及是什么样的污染物造成了植物的反应特征,人们甚至可以借助仪器分析,确定污染物的浓度。总之,利用指示植物,人们可以监测环境的污染情况,对大气质量作出评价。
基于这样一种认识,欧盟的一个研究项目准备利用生物技术来对抗污染,即利用指示植物来确定被污染地区的环境指标,从而有针对性地处理环境污染问题。
该研究选取了苔藓来做实验,之所以选用苔藓,是因为它没有根,就质量而言,它的表面积足够大,人们可以轻易看清它所有的结构,此外,它还可以清除空气中的灰尘颗粒。
苔藓有芽或孢子,这些孢子可以生长出新的植物。利用这些孢子,研究人员开始在实验室培育新的植物。
目前研究的一项创新是在实验室控制条件下培育大量的泥炭苔藓,这不仅能将这种植物的遗传变异降到尽可能低的水平——一个单一的基因克隆——而且通过控制苔藓生物反应器的条件,还可以保证苔藓的污染水平和它的生长水平一直是相同的,而这种一致性是无法从大自然中获得的。
随后,研究人员将培育的苔藓植物转移到透气袋里,运送到了欧洲各地的监测站。当该技术在西班牙圣地亚哥迪孔波斯特拉进行测试时,为了积聚该地区的所有污染物,技术人员将三种不同的样本暴露了三周。
苔藓在与污染物接触后,会被干燥,磨成粉末,然后进行分析,以测量其中不同污染物的水平。这种将分子生物学、材料科学、生态学和仿生学相结合的研究方法,在未来可能会扩展到其他重要环境中去。
视频《苔藓指示剂》
研究人员正在计划将这一想法和理念运用到在其他地方,比如河流、田野、工厂等。这些地方的污染物会影响河流,然后流入海洋,污染海洋环境。
毫无疑问,开发苔藓指示剂这一工具,将有助于我们了解影响整个生态系统的污染物,为我们有针对性地对抗环境污染提供参考数据。
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监制:沈芳
审核:祝敏锐
供稿:阅读推广部
编辑:干丽琴
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