大家下午好。很荣幸作为 “三点一刻”系列讲座2020年第一场的报告人，很感谢焦根林博士和国际合作部的邀请。今天想专门讲一下苔藓植物的生存绝技。在我们的地球的生物多样性的演化过程当中，它们是先锋植物。苔藓在我们的周边，和我们的生活（是）息息相关的。但是它们的生存和繁衍，碰到一些什么样的问题，并以什么样的方式来克服，也充满奥秘。我们知道地球上所有的生物体，从细菌、病毒，然后到最低等的植物，藻类，再到苔藓、蕨类植物、裸子植物、被子植物，还有从昆虫开始到两栖类爬行类，再到鸟类、哺乳类等等，它们都面临着生存和繁衍的问题。 莎士比亚在《哈姆雷特》里的一句话，大家都耳熟能详，这句话是这样说的 “To be or not to be, that is a question.”（生存或毁灭，那是一个问题。）但是在这个地方，我把最后一个词改了一下：“That is critical。”生存和繁衍实际上是生物，所有的生命体，面临的最大问题和挑战。苔藓植物从水生环境登陆的时候，大概是在4亿多年前。大家可以设想一下，周边的环境非常苛刻，完全看不到花草、树木，听不到昆虫的鸣叫，鸟儿的唱歌，陆地上都是一片荒芜。大家再设想一下，最勇敢的植物出现了：苔藓，它们从水生走向陆地，历经千难万险，取得了成功。它们登陆成功以后，慢慢地把陆地环境逐步改良，老的植物体变成土壤，并逐渐肥沃，然后再逐步把大气中的氧气（含量）增加。苔藓植物登陆的重大事件，实质上直接对于地球后来的生物多样、生态平衡等等发生了很大的影响。 苔藓的结构 苔藓植物有什么特性，能让它们担当如此重要的角色，我们可以先从苔藓植物长成什么样开始。大家都知道苔藓植物的结构很简单，图片上展示的就是典型的苔藓植物的构造。植物体一般都很矮小，常以厘米或毫米计。配子体实际上是我们常见的植物体，孢子体起繁衍的功能，孢子体上面有孢蒴，孢蒴里头会产生孢子，功能类似于植物的种子，它们散播开去，可以起到繁衍的作用。 这张照片看起来实际上也有一些色彩斑斓，以为像花，但实际上苔藓植物是不开花的。 我们看到的结构是地钱的雄性生殖托的一部分，它就像一把伞，但实际上这个并不是花的构造，它与花和果是完全两回事。 苔藓的变水性 苔藓还有一个和我们常见的维管植物很不同的地方，变水性，意思就是说它们植物体内的水分含量和环境是直接相关联的。比如说环境很干燥，植物体内的水分就减少；如果下过雨，水分很充裕的话，它们植物体内的水分就会马上增多，而且它们从干燥到湿润的转换，最快在几秒钟或者数十秒钟内就可以完成。在很缺水的时候，它们的植物体可以进入休眠的状态，实际上没有死掉。 设想如果我们家里养的一盆花，因要出门旅行或者出差半个月，没有机会浇水，半个月后回来，可能你发现这盆花可能已经蔫了，你再怎么浇水它都活不回来。但是苔藓，如果在同样的情况下，你只需要再喷一点水，它会马上复苏过来。这就是苔藓的变水性。 下边给大家播一个短视频，可以很直观地看得到，苔藓植物在很干燥的情况下，遇水的表现是什么样子？ 刚刚展示的短视频里头，实际上是我们拍了几种不同的苔藓，最快的反应大概是在5秒钟，就是说很干的情况下，一个小的喷壶喷水上去，5秒钟它可以完全舒展开。有同行测量过舒展开叶片里的叶绿体，很短的时间内就恢复了正常的生理活动，从休眠状况到复苏，在很短的时间可以发生。但是在维管植物或者被子植物里头，就没有这个特性。这个特性使得苔藓植物可以在比较苛刻的环境，比如说长期干旱的情况下，它能够生活下来。 苔藓的生活史 苔藓植物正常的一生（生活史），它的繁衍，基本上按照这个次序：它们的植物体，雌的和雄的，分开或者长在一起，分别产生雌的和雄的生殖器官，雌的和雄的生殖器官又分别产生雌配子和雄配子。雄配子是有鞭毛的，在水的媒介作用下，它可以通过游泳的方式游到雌的配子，结合受精以后，就长成孢子体。孢蒴是其中顶端膨大的那部分，它里头会产生孢子，孢子成熟以后，孢蒴上面有个开口，天气干燥压缩孢蒴，或者只要有一点点风吹，孢子就会散布出来。因为孢子很小，平均直径是一个毫米的几十分之一大，真是细若尘埃，大一点的风吹会吹得很高很远。待吹到合适的地方，又可以萌发长成新的植物体，然后开始一个新的循环。 有性生殖 刚才讲的这一个循环过程实际上是有性的方式，这个很容易理解，就是有雌雄结合的情况下。它还是需要一些条件的：首先雌雄个体不能分隔太远，如果分的太远的话，雄配子就很难得找到雌配子；其次一定要有水作为媒介。如果其中一个条件不能满足，就算它有潜力来进行有性生殖，实质上也不可能进行。有性生殖有很多好处，虽然看起来好像孢蒴不大，但实际上每一个孢蒴，可能容纳成千上万个甚至数万个很小的孢子，就是说它的潜力很强，每个孢子都可能长成一个新的植物体。 还有一个好处就是说因为孢子很小，可以通过气流传播很远。有人做过研究，非洲的某种苔藓的孢子，靠风可以吹到相隔几千公里外的美洲，所以实际上具备超长距离传播的可能。还有一个很重要的优点就是它能够保持遗传多样性，因为雌和雄配子来自不同的母体。 严峻的现实 我们常讲理想很丰满，现实很骨感，或者是现实很严峻。刚刚讲到有性生殖的前提是雌雄配子要容易接近，而且要有水为媒介，所以通常是雌雄同株的比雌雄异株的物种更容易达成有性生殖的方式。但是苔藓植物的情况有点特别，苔藓中雌雄同株的比例大概是20%，而有68%的苔类植物、 57%的藓类植物和40%的角苔类植物是雌雄异株的，意味着这么高比例的苔藓植物的雌和雄接近是有困难的。 更极端的例子也有。有一些种类，在欧洲有它的雌的或者雄的植物体，在北美洲有它的雌的或者雄的植物体，实际上是跨洲际分布的，根本上不可能通过有性生殖方式繁衍。与苔藓植物相比，维管植物当中雌雄异株的比例只有6%，意味着至少有90%的维管植物是雌雄同株的，它们的雌雄接近的可能性（有性生殖）要比苔藓高得很多。 无性繁殖 既然要生存也要繁衍，如果有性的方式做不到的话，还是要有替代的方案，来达到目的，结果就是通过无性的方式来繁衍下一代。无性繁殖简单的说，就是不需要经过雌和雄的结合，而是通过克隆的方式，或者是通过特别的无性繁殖器官，或者植物体产生的碎片，来繁衍下一代。当然越是有性生殖方式进行不了的类群，无性繁殖方式就会越加发达，也容易在恶劣的环境中生存。 无性繁殖实质上（遗传上）是与母体完全一样的东西，甚至它们的相似性比双胞胎还要高，反正就是同一个东西来的，只是不同的备份而已。和孢子相比，无性繁殖体形体相对要大，数量较少，所以它们的传播，如果依靠风的力量，只能散布到比较近的地方，而不是很远的地方。无性繁殖最大的缺点就是它的遗传多样性，因为克隆的方式会越来越低。无性繁殖体具体有哪些类型呢？ 无性繁殖的类型 根据我们多年的调查研究，发现苔藓植物的无性繁殖体的类型实际上远比其它类别的植物要来的多，要来得丰富。分成繁殖体、芽胞、配子体碎片三大类。
苔藓的结构
苔藓的变水性
苔藓的生活史
有性生殖
