吸水也有大用处?这种低等植物竟然......

2022-07-28 22:08:44 - 媒体滚动

如果你去过神农架大九湖,一定会感慨自然造物之神力。作为全球北纬31°地区唯一的亚热带亚高山泥炭藓湿地,大九湖拥有一千多公顷水域,栖息着千余种动植物。

其中,有一种低等植物,它比我们小指甲盖十分之一还小,却发挥着巨大的作用,它就是泥炭藓(SphagnumPeat)。

吸水也有大用处?这种低等植物竟然......

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泥炭藓和大九湖的相互协作

泥炭藓很小,呈舌型的叶片长只有1.6-1.7mm,宽1-1.4mm,是名副其实的小个子。但是,个子虽小,年纪却不小,它出现在距今2.5亿-2.95亿年的古生代晚期二叠纪,算一算已经快3亿岁了。

作为低等植物,泥炭藓的结构比较简单,没有根、茎、叶,也不具备维管组织,所以无法通过根部从土壤中吸收水分。

于是,靠着顽强的生活态度,泥炭藓进化出依靠叶片获取水分的能力。而这恰好使得它和大九湖湿地相互成全。

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大九湖湿地气候条件独特,年降水量可达1528.3mm,云雾天气较多,相对湿度大于80%,使泥炭藓能在这里安家落户。

然而,大九湖的降水时间并非平均分布在全年各月,但它却不会在雨季爆发洪水,在缺水的年份变得干涸,这其中便有泥炭藓的功劳。

因为泥炭藓真的超能喝水,有多能喝呢?也就能吸收自身体重的20-25倍水罢了。在雨水充足时,泥炭藓不断吸收、储存水分,在周围环境干燥时,它又将水分释放出去。

在不断吸收和释放水分的过程中,泥炭藓孕育了大九湖完整的亚高山湿地生态系统。

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泥炭藓为什么这么能“喝水”?

你想要知道泥炭藓强大吸水能力的奥秘是什么吗?那还要从它的叶片讲起。

泥炭藓的叶片主要由纤维素组成,含有大量亲水的化学基团,奠定了泥炭藓喜欢水的秉性。

而它的叶片结构又非常巧妙,叶片整体呈半葫芦状,就像一只水瓢。叶片表面有许多凹凸不平的突起和微孔,增加了粗糙度。

因此,在亲水特性和粗糙结构的双重加持下,泥炭藓表现出了水吸收超亲水表面的特征,使得水滴可以大量地吸附于多孔结构中,就像海绵一样。

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如果你认为到这里便解开了泥炭藓吸水的全部谜题,那就错了。泥炭藓绝不是靠单兵作战的孤勇战术取胜,而是靠协作。

在泥炭藓的叶片上,从尖端到茎部,分布着大小不一的细胞。前端细胞较小,呈三角形或短粗的圆柱形,且细胞之间存在相互连通的水孔。

在水分被尖端充分吸收以后,便通过水孔依次传递至中部和末端的中空细胞,再传递到茎中。

泥炭藓水瓢叶片的形态对吸水而言,也具有重要的意义。当水滴在叶片上铺展后,一端黏在尖尖的叶片前端,一端黏在水瓢宽宽的肚子上。

由于这两端的半径不同,对水滴的毛细作用不同,就会造成压力差,便会推动水滴自发向具有更大接触面积的水瓢肚子区域移动。

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可见,即便泥炭藓只拥有小个子的叶片形态,但其背后也暗含着自然造化成就的吸水巧思。

也许有人会问,如果大九湖地区不下雨,泥炭藓又该怎么办呢?它还能吸水吗?听到这里泥炭藓微微一笑表示:人类,你对我的能力一无所知。

答案是哪怕只有薄薄一层雾泥炭藓也能吸水!

雾的本质是一些微纳米级别的小水滴,当泥炭藓遇到云雾天气的时候,超亲水的粗糙表面就会派上用场。这些小液滴被捕获在表面,顺着细胞间的沟壑和缝隙流动,被缓慢吸收。

随着雾水的积聚,凹凸不平的叶片表面会逐渐形成一层水膜,当水膜触碰到另一个叶片的尖端时,就像吸收雨滴一样,在叶片间接力传递,运输到内部储存起来。

吸水也有大用处?这种低等植物竟然......

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为了调湿,泥炭藓被搬进了家

泥炭藓依靠自身超强的吸水能力,在干燥环境中通过蒸腾作用释放水分,成为大九湖的天然调湿器。而我们也有望在居家中享受到天然调湿的待遇。

衡量我们居住环境舒适度的一个重要标准就是室内相对湿度,当湿度较低时,容易产生健康安全隐患;当湿度较高时,容易滋生霉菌;而40%-60%的相对湿度环境是人体较舒适健康的区间。

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利用泥炭藓的调湿功能,可以制造用于室内装修的调湿建筑材料。当室内湿度较高时,含有泥炭藓的调湿材料可以吸收多余水分,在室内湿度降低时,又可以向室内释放水分,从而使湿度维持在58%左右。

同时,调湿材料在释放水分时会吸收热量降低温度,也在一定程度上起到了维持室内温度的作用。

渺小的泥炭藓和广阔的大九湖在自然界两万年的历史变迁中,相互依存,相互见证,相互成就。这是自然包容的创作,它使再微小的生物都能找到栖身之处,并参与自然演绎的传奇。

而现代科技的发展,或许会让泥炭藓不止滋养着大九湖的生态系统,也能为我们设计节能减碳的绿色智能居住系统提供启发。

参考文献:

1.穆艳艳,吴启美,张朝晖,丁海峰.六种泥炭藓形态结构特征对其持水能力的影响[J].植物科学学报,2022,40(2):250-258.

2.陈天驰.泥炭藓的超亲水机理研究[D].中国矿业大学,2018.

3.熊蔚.神农架大九湖泥炭藓湿地的制备分布格局及环境解释[D].湖北大学,2021.

4.周侠.自然光光催化降解甲醛复合调湿材料研究[D].南昌大学,2021.

5.胡明玉,鄢 升,胡裕倩.基于泥炭藓/硅藻土复合调湿材料的抑霉菌改性研究[J].功能材料,2021,12(52):12048-12054.

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