海拔高度对槽梅衣矿质元素及有机酸含量的影响
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摘要：对不同海拔高度槽梅衣（Parmelia sulcata）矿质元素及有机酸含量进行了测定。结果表明，随着海拔的升高，槽梅衣中矿质元素的含量也相应的发生了变化。其中As、Cd、Hg、Pb、Se、Li、Sr、Mn、Zn、S、K、Mg、Ca、Fe、P随着海拔高度的升高而降低，Co、Cu、Ni、B、Cr、Na、Ti、Al随着海拔高度的升高而升高。同时，槽梅衣对不同矿质元素的富集能力存在一定的差异，对矿质元素Al与P的富集能力最强。而有机酸含量随着海拔高度的升高在逐渐减少。
关键词：槽梅衣（Parmelia sulcata）;海拔;矿质元素;有机酸
中图分类号：Q949.34 文献标识码：A
文章编号：0439-8114（2019）07-0105-03
Abstract： In this study， the content of mineral elements in Parmelia sulcata at different altitudes was determined. The results show that with the increase of altitude， the content of mineral elements in Parmelia sulcata has also changed accordingly. Among them， mineral elements As，Cd，Hg，Pb，Se，Li，Sr，Mn，Zn，S，K，Mg，Ca，Fe，P decrease with the increase of poster height，Co，Cu，Ni，B，Cr，Na，Ti，and Al increase with increasing altitude. At the same time， there is a certain difference in the enrichment ability of different mineral elements in Parmelia sulcata. The results show that the Parmelia sulcata has the strongest enrichment ability for mineral elements Al and P. However the organic acid content gradually decreases with increasing altitude.
Key words： Parmelia sulcata; altitude; mineral element; organic acids
地衣（Lichenes）是真菌和光合植物（綠藻或蓝细菌）之间稳定而又互利的共生联合体。因为真菌和藻长期紧密地联合在一起，无论在形态、构造、生理和遗传上都形成一个独立的固定有机体。地衣可以被看作是一个相对独立的小型生态系统，其中真菌、藻类或蓝藻有可能与其他微生物在一个功能系统中发生作用，而这个系统可能会进化成一个更复杂的复合生物体[1-3]。地衣对恶劣的环境具有极强的适应性，能够在各种极端的环境下生长，因此在耐旱耐热的热带地区，在高寒的极地地区， 在养分贫瘠的高山地带，以及在荒漠、草原等不利于一般生物生存和生活的环境中总是可以找到地衣生存与繁衍的踪迹。大部分地衣是喜光性植物，要求空气新鲜，不耐大气污染。在人口稠密，特别是工业城市附近很少有地衣。因此，地衣可作为大气污染的指示植物[4，5]。
据估计，地球陆地表面的6%被地衣覆盖。目前已知的地衣种类约有20 000种[6，7]，中国的地衣资源以及种类也是相当丰富，中国已知的地衣有232属，1 766种[8]。在《菌物字典》第10版菌物分类新系统简介中介绍地衣种类有1.75万～2.00万种[9]。地衣具有广泛的用途，比如地衣的药用价值历史悠久，具有消炎、抗菌、外伤止血、抗结肠癌细胞增殖、利尿消肿等作用[10]。同时，地衣还具有一定的食用价值。据不完全统计，可供食用的地衣有15种，如皮果衣、老龙皮、网肺衣、松石蕊、雀石蕊、石耳、树花、绿树发、长松萝、风滚地衣、风滚平茶渍等。其中，石耳（Umbilicaria）是特产于中国和日本的著名食用地衣，可炖、炒、烧汤、凉拌，其营养丰富，味道鲜美。生长在北极苔原地带的地衣群落，是驯鹿的主要食料。
地衣不同于高等植物，它没有真皮层和蜡皮层，只有拟表皮，因此地衣无法从土壤中吸收水分，只能从大气的雾和雨中来吸收水分，易使大气中的污染物硫、铜、铅等在其体内富集，尤其某些缺乏拟表皮的地衣更会使有毒物质在其体内积累，从而打破地衣原有的生理平衡，使其受害而导致死亡，因此地衣植物可以很好地运用于大气及水体重金属污染的检测[11，12]。
试验通过对不同海拔高度槽梅衣（Parmelia sulcata）中矿质元素及有机酸的含量进行测定，为研究海拔高度与梅衣属地衣中矿质元素及有机酸的关系提供参考。
1 材料与方法
1.1 样品采集
以梅衣属槽梅衣作为研究材料，分别采集于蒙古国额布根山海拔高度为1 188 m （N 48°29′42.6″，E 106°50′35″）与1 340 m（N 48°29′42.1″，E 106°50′26″）的西伯利亚落叶松上。
1.2 试剂
硝酸、高氯酸、氢氧化钠等。
1.3 仪器与设备
PL6001-S型电子天平，德国梅特勒托利多公司）;精密天平TE系列，德国梅特勒托利多公司;TAB-986型原子吸收分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司;WHG-103A型流动注射氢化物发生器，北京瀚时制作所;GFH-986型石墨炉电源，北京普析通用仪器有限责任公司。 1.4 方法
1.4.1 地衣样品预处理 将从蒙古国额布根山海拔高度为1 188 m与1 340 m的西伯利亚落叶松上采集到的槽梅衣分别做上标记，记为样品1与样品2。将采集好的样品放入80 ℃的烘箱烘干。烘干后将其磨成细粉，用试验天平称取0.100 0 g的样品1和样品2分别放入坩埚中。在坩埚中分别加入5 mL HNO3和5 mL HClO4，使其浸泡过夜。过夜后将其加热浓缩至1～2 mL后用去离子水定容至10 mL，以备测定其矿质元素含量。
1.4.2 礦质元素测定
1）采用原子吸收光谱仪（Atmoicabsorption spectrometry，AAS）。用标准曲线法分别测定地衣植物样品中As、Hg、Pb、Cd、Cu、Zn、Fe、Mn、Co、Ni、K、Ca、Mg、Na、Sr、Cr、Se、Li、P、S、Al、B、Ti等23种元素。
2）重金属元素。As、Hg和Pb等的测定采用在线流动注射氢化法，Cd则采用石墨炉法，其余金属的测定采用火焰原子吸收法。
1.4.3 有机酸的测定 分别取3个地衣样品细粉，精密称取0.20 g，加入10 mL去离子水，浸泡4 h，振摇，过滤。在50 mL烧杯中精密量取2.5 L滤液加10 mL去离子水稀释，需要预先使用809自动电位滴定仪搅拌15 s，待溶液稀释并混匀后用0.1 mol/L NaOH滴定即可[13]。
2 结果与分析
2.1 矿质元素含量的测定
蒙古国额布根山西伯利亚落叶松上的槽梅衣各矿质元素的测定结果见图1。由图1可看出，随着海拔高度的升高，槽梅衣中含有的矿质元素也相应的发生了变化。As、Cd、Hg、Pb、Se、Li、Sr、Mn、Zn、S、K、Mg、Ca、Fe、P随着海拔高度的升高而降低，Co、Cu、Ni、B、Cr、Na、Ti、Al随着海拔高度的升高而升高。
槽梅衣在海拔高度为1 340 m中矿质元素的含量与海拔高度为1 188 m中矿质元素的含量差别很大，由此可看出，槽梅衣对不同矿质元素的富集能力存在一定的差异。槽梅衣中含有许多对人体有益的元素，如K、Ca、P、Fe、Mg等，其中，P的含量最高，K、Ca的含量也相当高，Na、Cu的含量反而很低，呈现典型的高钾低钠特点。
2.2 有机酸含量的测定结果
对蒙古国额布根山西伯利亚落叶松上槽梅衣中有机酸含量的测定结果见表1。由表1可知，随着海拔高度的升高，槽梅衣中的有机酸含量减少。
3 讨论
地衣是一群特殊的真菌，这群特殊真菌通常只是与藻类或蓝细菌处于互惠共生的生态系统中才能生存于自然界。因此，地衣本身也是共生生态系统多样性的体现。地衣具有广泛的用途。地衣所分泌的地衣酸多达百余种，其中不少具有较强的抗菌能力。由于人类对地衣本质的认识经历了一个漫长的过程，在开发利用方面，地衣处于“未开垦的处女地”状态。因而，它是一个潜力很大的生物资源宝库。
地衣营养价值较高，内含多种氨基酸、矿物质，且钙含量之高是蔬菜中少见的。尤其地衣中含有丰富的矿质元素，它们维持多种组织的正常生理功能，对人体的正常代谢与健康具有重要的作用。人体若缺少某种元素，会引起人体机能失调，继而引发许多疾病[14]。槽梅衣呈现典型的高钾低钠特征，研究表明高钾低钠的膳食对维持机体的酸碱平衡与血压有一定的作用[15]。通过对不同海拔高度槽梅衣矿质元素的测定，显示矿质元素P的含量最高。磷存在于人体所有细胞中，是骨质的主要成分，是维持骨骼和牙齿的必要物质，几乎参与所有生理上的化学反应。磷以高能磷酸键的形式储存代谢能，是许多酶的变构调节物，而且主动参与许多生理性缓冲系统[16]。SO2是大气的主要污染物之一，地衣对大气污染十分敏感，因此可作为大气污染的指示植物。研究结果显示，槽梅衣中S元素的含量随着海拔高度的升高而降低，说明随着海拔的升高空气质量越好。
地衣含有抗菌作用较强的化学成分，即地衣次生代谢产物之一的地衣酸。地衣在土壤形成中有一定作用。生长在岩石表面的地衣所分泌的多种地衣酸可腐蚀岩面，使岩石表面逐渐龟裂和破碎，加之自然风化作用，逐渐在岩石表面形成了土壤层，为其他高等植物的生长创造了条件。因此，地衣常被称为“植物拓荒者”或“先锋植物”。通过对不同海拔高度槽梅衣中有机酸含量的测定，结果显示随着海拔高度的升高，槽梅衣中的有机酸含量减少，由于地衣有机酸包含种类较多，因此还需进一步进行研究。
地衣在人类生活以及大自然中都扮演着重要的角色，由于大气污染和森林采伐，中国许多地方地衣多样性面临威胁。此外，地衣在自然界生长极为缓慢，加强对地衣的保护以便可持续利用是面临的迫切任务。
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