地衣常常被误认为是苔藓等原始植物（如果它们首先被注意到的话），但它们实际上根本不是植物。它们是一组多功能的共生生命形式，在从雨林到北极苔原的无数生态系统中发挥着至关重要的作用。虽然有些地衣确实很像苔藓，但另一些地衣看起来只不过是结痂的橙色污渍，还有一些则像珊瑚一样分支。但是，地衣最令人印象深刻的方面是它们的物种间合作——这种关系正受到气候变化的威胁，将其生存推向了疑问。
附着在树皮上的薄荷色地衣可能看起来像单一的生物，但它实际上是一种复合体：真菌和藻类（有时是真菌和蓝细菌）以互惠互利的关系生活在一起。当藻类进行光合作用时，它们会产生滋养真菌的糖分。作为交换，真菌为藻类提供矿物质和水，并构建一个藻类可以茁壮成长的微生境——一种真菌温室。
当真菌遇到合适的藻类时，它们本质上就变得完整了。“这就像变形金刚，”芝加哥菲尔德博物馆的进化生物学家、专门研究地衣的马修·P·尼尔森说。“它突然变成了其他东西，并产生了这种与真菌自身外观不同的新结构。”
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这两个物种的总和大于其各部分之和，这使得地衣成为自然界中最富有成果的配对之一。最近的研究估计，这些生物可以追溯到大约 2.5 亿年前，在那段时间里，它们经受住了一次小行星撞击和多次冰河时代。今天，地衣覆盖了地球表面约 7% 的面积，几乎无处不在，从干旱的沙漠到多岩石的海岸。但尼尔森及其同事周二发表在《微生物前沿》杂志上的新研究表明，即使是这些适应性强的生物也在感受到气候变化的热浪。
阿拉斯加苔原岩石上的Porpidia。图片来源：马修·P·尼尔森
失去地衣将对依赖它们的无数生态系统造成灾难性的后果。在太平洋西北地区温带雨林等水涝环境中，地衣是水文过程的关键组成部分，因为它们在水穿过森林系统时会吸收水分。在沙漠中，一层地衣可以稳定土壤，从而帮助防止侵蚀。地衣甚至能保持碳循环的运转：当它们的藻类进行光合作用时，它们会从空气中吸收二氧化碳并排出氧气。它们死后，其富含碳的身体会分解。
地衣也是从驯鹿到香蕉蛞蝓等生物的重要食物和栖息地。许多鸟类，如红喉蜂鸟，会使用地衣碎片来筑巢。一些神秘的蜘蛛甚至伪装成地衣来伏击猎物。
当尼尔森和其他菲尔德博物馆的研究人员正在研究由一种叫做Trebouxia的单细胞绿藻属驱动的地衣的气候偏好时，这项新研究的令人担忧的发现变得清晰起来。这种类型的藻类可以在大约 7,000 种真菌内部找到，产生了已知地衣物种的一半以上。
通过比较几种Trebouxia物种的 DNA 并重建藻类的进化历史，研究人员意识到他们基本上可以衡量各种地衣适应新环境所需的时间。本质上，他们可以将现代地衣的气候偏好与它们祖先的气候偏好进行比较。科学家们使用一系列统计测试，创建了一个地衣对过去气候变化事件的反应的时间框架，以及预测它们未来可能表现的潜在框架。“我们可以看到这些群体过去经历的变化，并在现代气候变化的背景下思考这一点，”尼尔森说。他和他的同事确定，当前的气候变化预测远远超过了这些地衣的适应能力。
根据过去地衣的进化速度，许多Trebouxia物种将需要数十万年——少数可能需要数百万年——才能跟上未来一个世纪预测的气候变化的程度。“速度尤其令人担忧，”尼尔森说。“这些变化对于这些地衣来说是相当不寻常的，无法做出反应。” 这可能会导致大片地衣的分布范围变得不适合所涉及的藻类生存。
尽管尼尔森和他的合著者专注于藻类的适应能力，但他指出，地衣的两个组成部分必须同步才能迁移到更适宜生存的环境。“如果藻类移动得很快，但真菌移动得很慢呢？这对真菌意味着什么？”尼尔森说。“当需要它的真菌遇到麻烦时，藻类能存活下去吗？”
一些地衣将能够逃到更适宜生存的环境。但另一些地衣，尤其是那些已经生活在气候极限附近的耐寒地衣，很可能会屈服于不断增加的热量和干旱。
纽约植物园的副馆长和地衣专家詹姆斯·伦德默（未参与这项新研究）表示，这些发现加入了一个日益增长的趋势，即对地衣在更温暖、更干燥的未来可能表现如何进行令人担忧的研究。“每一项关于地衣和气候变化的研究都没有指向好的方面，”他说。