本文节选自《知识就是力量》杂志

都说沙漠是“死亡谷”，该区域生态环境恶劣，具有地温高、温差大、多风多尘、日照强、温度低等特点。特有的环境使我们认为这里应该没有多少生物存在，但如果5月中旬前往新疆准噶尔盆地的古尔班通古特沙漠，你会觉得就仿佛置身于茫茫草原之中。

为什么会有这种感觉呢？

作为中国最大的固定和半固定沙漠，古尔班通古特沙漠分布有多种植物类群，包括小乔木、灌木、短命和类短命植物等，其中短命植物在这个季节盛开着五颜六色的花朵，十分漂亮。此外，你可能不会留意到沙漠地表生物土壤结皮的存在，因为从外观看，它是那么不起眼。但是，正是因为有了它的存在，才使得古尔班通古特沙漠披上了一层“地毯”，让沙漠不易起沙，从而有效维持了该沙漠地表的稳定性。

▲生物土壤结皮形成的“荒漠地毯”（供图/张静）

究竟什么是生物土壤结皮呢？

原来，它是由细菌、真菌、蓝绿藻、地衣和苔藓植物等孢子植物类群与土壤形成的有机复合体。根据优势生物组分，可以将生物土壤结皮分为微生物结皮、藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮。微生物结皮中的细菌、真菌、藻类是肉眼难以分辨的，只能借助显微镜放大后才能观察到；而地衣、苔藓则肉眼可见。理论上，生物土壤结皮的形成过程遵循从简单到复杂、从低等到高等的规律，其形成过程通常分为4个阶段：前藻结皮阶段、藻结皮阶段、地衣结皮阶段和苔藓结皮阶段。当环境条件适宜时，生物土壤结皮也可以不经历其中某个阶段而直接发育到更高级的阶段。

▲组成生物土壤结皮的优势藻类（供图/张丙昌）

“荒漠地毯”最神奇之处在于它会魔术秀，能够“变色”。这是因为组成生物土壤结皮的苔藓植物是一类变水植物，对外界水分变化响应十分敏感。由于沙漠长期干旱少雨，苔藓植物往往处于休眠状态，呈黑褐色，一旦有可利用的水分时就能够迅速吸水呈现绿色。科学家对这一特殊的“变色”过程进行了深入研究，发现这类荒漠藓类植物在失水高达98%时也不会因缺水而死亡，有水时可立刻复活，复活时间只需要短短的5秒钟。因此，荒漠藓类植物这一神奇本领可用“干而不死（98%），死而复生（5s）” 这8个字形象地概括。

我们都知道，植物一般都是利用根来获取水分的，而藓类植物不具有真正的根，只有起支撑和附着作用的假根，那么，它是如何快速吸收水分的呢？

通过对比实验，科学家发现荒漠藓类齿肋赤藓（Syntrichia caninervis）叶片顶端具有白色的毛尖，不但可以反射强光，降低表面温度，而且还能够吸收空气中的水分。也就是说，荒漠藓类植物吸水不用“根”，而是通过它的毛尖“自上而下”吸水。这一观点突破了以往荒漠植物“由下而上”吸收水分的传统认识，为人类在干旱区设计仿生集水器提供了思路和理论基础。

▲形态矮小的齿肋赤藓（供图/潘钊）

通过更进一步地研究，科学家发现荒漠藓类植物体内具有“开关”基因，在失水和复水等过程中起着关键作用。此外，荒漠藓类之所以能够在如此恶劣的沙漠生境中生存，必然有它自身的强大本领。研究发现，荒漠藓类植物体内具有丰富的抗逆基因资源，使其具有抗旱、抗寒、耐高温和耐贫瘠等抗逆特性。