被忽视的植物如何帮助重建因采矿而改变的生态系统?
生态系统

被忽视的植物如何帮助重建因采矿而改变的生态系统?

采矿后的恢复可能从地表附近开始,苔藓和地钱有助于新生态系统的形成。

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煤矿开采后留下的环境似乎不适宜植被恢复。废料堆可能营养和水分匮乏、盐度高,且矿质基质难以被植物占据。然而,尽管许多修复工作都集中在树木、草类和其他维管植物上,但还有一小部分植物可能正在默默地为这些环境的恢复发挥重要作用: 苔藓植物.

在一项新的研究中,安娜·萨拉赫纳博士和林恩·贝塞内伊博士 讨论苔藓和 这可能有助于煤矿开采后地区新型生态系统的发展。作者们汇集了苔藓植物的生物学和生态功能方面的证据,表明这些植物在其进化史上得以在充满挑战的陆地环境中定居的特性,也可能有助于它们在受人类活动深刻改变的景观中扎根。

苔藓植物的一大特点是它们能在许多维管植物难以生存的环境中存活。苔藓植物通过其大部分表面吸收水分和养分,能够耐受干旱,并且通常成片生长。这些特性使得某些苔藓植物能够定殖于贫瘠且不稳定的基质上,而这恰恰是采矿破坏区域常见的环境类型。

苔藓植物的常见生活形态。(a) 苔藓垫 灰白兰(b)一丛苔藓 泥炭藓(c)高耸的苔藓 金发藓. 图片来自 Salachna 和 Beseneyi (2025) (CC BY 4.0).

但苔藓植物的贡献可能远不止于在这些地方生存。它们通过在基质上形成苔藓垫,可以保持水分、影响养分循环、促进土壤形成并有助于减少水土流失。作者讨论的先前研究也表明,在采矿废料上,苔藓植物可以减少雨水渗入废料堆,有助于边坡稳定,并促进自然植被恢复的早期阶段。如此一来,小型苔藓垫可能有助于创造条件,使更复杂的生物群落得以在后期建立。

某些苔藓植物与富含金属的基质之间的关系也体现了它们适应极端环境的能力。一些苔藓植物对含金属环境表现出亲和力,被称为“铜藓”,尽管该类群也包括地钱。例如: 紫角角龙, 丛生藓多形花例如,某些物种就与这些基质相关。这种耐受性在后工业景观中可能尤为重要,因为在这些景观中,土壤化学性质是植被定植的重要障碍。

波兰的这项研究收集的数据显示,在后工业生境中已记录到166种苔藓植物,其中包括147种藓类和19种地钱。大多数物种都能耐受人类活动带来的强烈压力。同时,修复后的矿区比未修复的废弃矿堆能支持更高的苔藓植物多样性,这进一步证实了这些小型植物能够适应生态系统重建过程中发生的变化。

苔藓植物作为生态指示植物的例子。(a) 苔藓 解热方阵(b)叶状地钱 表生佩利亚;以及(c)叶状地钱 毛毛虫. 图片来自 Salachna 和 Beseneyi (2025) (CC BY 4.0).

这种敏感性也使得苔藓植物成为监测环境恢复的有效工具。由于它们能直接通过表面吸收物质,而且某些种类还能在组织中积累污染物,因此苔藓和地钱被用作空气和水质的生物指示剂。在采矿后地区,这带来了一种特别有趣的可能:苔藓植物不仅参与恢复过程,还有可能帮助我们了解环境状况是否真的在改善。

这项研究得出的结论是,矿区修复并不一定意味着要完全重建采矿前的生态系统。环境发生深刻改变后,可能会发展出所谓的新型生态系统,这些生态系统是由能够适应人类活动所创造的环境条件的生物体之间的相互作用形成的。在这个过程中,苔藓植物可能是最早为更复杂的群落创造生长环境的生物之一。

不同的苔藓植物释放孢子的方式也不同。苔藓的孢子体结构存在显著差异。(a) 金发藓(b)地钱 纤细的荣格曼尼亚;以及(c)金鱼藻 卡罗莱纳角鹿. 图片来自 Salachna 和 Beseneyi (2025) (CC BY 4.0).

然而,作者指出一个重要的知识空白:我们对苔藓和地钱对这些新型生态系统发展所起的真正作用仍然知之甚少。尽管有证据表明它们在保水、土壤形成、基质稳定和养分循环方面发挥作用,但很少有研究直接评估这些功能在矿山废弃物堆中是如何运作的。

或许,重建退化生态系统的最初步骤并非仅仅依赖于参天大树或复杂的植被恢复项目。它们可能始于更贴近地面的苔藓和地钱小群落,这些小群落能够缓慢地将贫瘠的基质转化为其他生命形式可以再次定居的环境。

阅读文章:

Salachna A,Beseneyi L. 2025. 苔藓植物有可能促进煤矿开采后堆积物上新型生态系统的发展。 IOP 会议系列:地球与环境科学 1457:012013。 https://doi.org/10.1088/17551315/1457/1/012013


葡萄牙语翻译:Pablo O. Santos

封面图片由Nick拍摄(Pexels).

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作者

Pablo O. Santos

Pablo 是巴西米纳斯吉拉斯联邦大学植物生物学专业的博士生,他研究含铁露头苔藓植物的光保护策略和抗氧化潜力。

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