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宁夏盐池德赢公棚秋棚 - 你能用上电脑和网络,或许多亏了香菇的祖先|睡前科学故事

2020-01-11 10:43:38 点击:3870

宁夏盐池德赢公棚秋棚 - 你能用上电脑和网络,或许多亏了香菇的祖先|睡前科学故事

宁夏盐池德赢公棚秋棚,本文由公众号 “把科学带回家” 提供

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你现在能用得上电脑和网络,或许多亏了香菇的祖先...没有更早出现。

不明白?这个故事要从煤炭说起。

煤炭是工业革命的直接推动力。如果没有煤炭,蒸汽机、蒸汽火车什么的就免谈了,人类或许永远也进入不了电气时代,计算机互联网更是不可能出现,现在地球上的人说不定还要靠种田打猎为生。

直到现在为止世界上的大多数国家还严重依赖煤炭。比如2016年,美国发电产生的二氧化碳中,68%来自煤炭。我国和印度这两个新兴经济体也是烧煤大户。

现在人类使用的煤炭基本都来自人类出现前的远古时期。其中一个贡献了大部分煤炭的地质年代干脆就用煤炭命名了——石炭纪(距今3.6-2.8亿年)。

石炭纪有大片的森林和沼泽

所以问题就来了,为什么石炭纪产生了这么多煤炭呢?那时发生了什么事?

中学课本上说,煤炭主要是大量史前树木和少量动物和微生物(如藻类)死后在地下经过复杂的理化过程形成的,这个过程有很苛刻的条件。

我们现在地球上的动植物倒地不起后就很难形成煤炭,因为随便埋埋的话,就很容易腐烂分解,最后什么也不剩。

让生物腐烂分解,无法形成煤炭的主力军就是微生物。

过去许多人认为,石炭纪产生最多的煤炭是因为那时候地球上有很多沼泽,树木晕倒在沼泽里以后...

...就被粘稠的沼泽腌起来了,不容易被微生物分解,因而才会逐渐变成煤炭的前身泥煤,最后变成煤炭。

但是后来一些人发现了一个更可能的解释,那就是——能够分解树木的微生物那会儿还没生出来呢。

你或许会感到奇怪,树木有那么难分解吗?

树木真的很难分解。木头坚固而且不容易被腐蚀,不然为什么这么多房子、桥梁、海堤,还有棺材板儿都是用木头做的呢?

木头难以被分解的一大原因就在于它的含氮量非常低。

含氮量低会怎样呢?

我们知道蛋白质是氨基酸构成的,而氨基酸里必须要有氮元素。微生物需要氮才能制造出能够分解木头里的纤维素(约占木头干重的40-50%)、半纤维素(25-40%)还有木质素(20-35%)的酶(特殊的蛋白质)。

在组成木头的这三种主要物质中,最难分解的就是糙脸的木质素了。

木质素让植物可以长成参天大树,还可以防止它们腐烂。因此,木质素是地球上数量第二多的生物化合物(第一多就是纤维素)。

维管植物运输水分和养料的木质部主要是木质素(右上绿色分子)和纤维素(右下黄色分子)构成的

木质素包裹在纤维素和半纤维素外面,就好像是城墙一样防止微生物来破坏里面更柔软、更容易腐败的纤维素和半纤维素。

但是这并不是说木头是无敌的,永远也不会烂。一些微生物利用土壤和空气里的氮元素,照样可以吃掉木头。

实际上,现在地球上能吃木头的主要就是白腐菌(white rot fungi)、褐腐菌(brown-rot fungi)、软腐菌(soft-rot fungi)。

软腐菌吃不了木质素,所以对木质素含量高的树皮(40%)没有办法。它们主要吃的是树木比较柔软的部位——纤维素,所以它才叫这个名字。而且软腐菌比较软萌,对环境要求比较高,喜欢生长在潮湿的地方,最好氮氮再多一点,在比较粗糙的地方(氮含量低)它们活不了。

褐腐菌啃过的木头就会变成这样

褐腐菌也吃不了木质素,只能吃纤维素和半纤维素,但它们的特技就是能够绕过木质素去吃它们。被褐腐菌吃过的木头几乎就只留下砖红色的木质素了,因此它们就被叫做褐腐菌。现在我们在森林里看到倒在地上的棕色木头主要就是褐腐菌干的。

前面两位都处理不了木质素,能把树皮统统吃掉的只有白腐菌。

实际上,白腐菌是目前已知的唯一能够分解木质素的生物。更神奇的是,直到现在我们还不明白它们究竟是怎么吃掉木质素的,所以说白腐菌是一种“魔法”蘑菇也不夸张。

不仅如此,白腐菌比褐腐菌和软腐菌要好养多了,因为它们对氮的利用率很高,因此数量更多。一些白腐菌只吃木质素,它们吃完以后就会留下树干里白花花的纤维素,所以它们被叫做白腐菌。

香菇就是一类白腐菌,它们长在树皮上,可以吃木质素

会“魔法”的白腐菌听起来很可怕,但是它们很常见,其中一些还很好吃呢。许多长在树皮上的蘑菇,实际上就是能够分解木头的白腐菌,比如香菇。2003年,全世界种的蘑菇里,有四分之一就是让木头蓝瘦香菇的香菇。

踩蘑菇就是帮树木去除寄生菌的环保活动

说到这里你应该明白了,树木要想能够变成煤炭,就得过了褐腐菌和软腐菌,以及最关键的白腐菌这一关。如果树木被它们吃完了,那么不能提升自我价值成为煤炭了。

难道石炭纪还没有出现这些小真菌吗?

地球在大约3亿年前突然放缓了制造煤炭的速度。好巧的是,2.9亿年前一些蘑菇,也就是真菌获得了分解木质素的魔法技能。这些魔法蘑菇也属于白腐菌,也就是香菇君的祖先。

1859年在沙特阿拉伯发现的4.2亿年前的史前大蘑菇prototaxites,差不多有1米高

这或许不是个巧合。很自然地,有人提出石炭纪还没有出现能够吃树的魔法蘑菇,因此石炭纪的大片森林最后升格成了煤炭。

我们知道,现在地球上还没有出现能够在野外分解塑料的微生物,所以塑料才会成为一大污染源。

我们现在说植树造林是绿色环保的行为,但石炭纪的树木却可算是那时候的“白色污染”。

香菇的魔法祖先们晚生了6千万年的时间,给石炭纪的“白色污染”留下了大量机会,让它们能够以其他年代的600倍的速度变成煤炭,接着在几亿年后被人类发掘,最后变成二氧化碳继续污染环境。

说了这么多,你终于体会到中古世界“白色污染”的终结者——蘑菇的厉害了吧!

这大概就是超级马里奥里加命和要命的都是蘑菇,

以及那么多小朋友都用蘑菇头造型防身的原因了吧!

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图片来源:urbol, off the grid news, museumsvictoria.com.au,nsf,giphy,wikipedia

参考资料:

vane, c. h. (2003). "monitoring decay of black gum wood (nyssa sylvatica) during growth of the shiitake mushroom (lentinula edodes) using diffuse reflectance infrared spectroscopy." applied spectroscopy 57(5): 514–517.

http://www.encyclopedia.com/earth-and-environment/ecology-and-environmentalism/environmental-studies/carboniferous

https://www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=77&t=11

http://archive.bio.ed.ac.uk/jdeacon/fungalbiology/woodrots.htm

https://www.scientificamerican.com/article/mushroom-evolution-breaks-down-lignin-slows-coal-formation/

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