海拔高度對槽梅衣礦質元素及有機酸含量的影響
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摘要：對不同海拔高度槽梅衣（Parmelia sulcata）礦質元素及有機酸含量進行了測定。結果表明，隨著海拔的升高，槽梅衣中礦質元素的含量也相應的發生了變化。其中As、Cd、Hg、Pb、Se、Li、Sr、Mn、Zn、S、K、Mg、Ca、Fe、P隨著海拔高度的升高而降低，Co、Cu、Ni、B、Cr、Na、Ti、Al隨著海拔高度的升高而升高。同時，槽梅衣對不同礦質元素的富集能力存在一定的差異，對礦質元素Al與P的富集能力最強。而有機酸含量隨著海拔高度的升高在逐漸減少。
關鍵詞：槽梅衣（Parmelia sulcata）;海拔;礦質元素;有機酸
中圖分類號：Q949.34 文獻標識碼：A
文章編號：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（綠藻或藍細菌）之間穩定而又互利的共生聯合體。因為真菌和藻長期緊密地聯合在一起，無論在形態、構造、生理和遺傳上都形成一個獨立的固定有機體。地衣可以被看作是一個相對獨立的小型生態系統，其中真菌、藻類或藍藻有可能與其他微生物在一個功能系統中發生作用，而這個系統可能會進化成一個更復雜的復合生物體[1-3]。地衣對惡劣的環境具有極強的適應性，能夠在各種極端的環境下生長，因此在耐旱耐熱的熱帶地區，在高寒的極地地區， 在養分貧瘠的高山地帶，以及在荒漠、草原等不利于一般生物生存和生活的環境中總是可以找到地衣生存與繁衍的蹤跡。大部分地衣是喜光性植物，要求空氣新鮮，不耐大氣污染。在人口稠密，特別是工業城市附近很少有地衣。因此，地衣可作為大氣污染的指示植物[4，5]。
據估計，地球陸地表面的6%被地衣覆蓋。目前已知的地衣種類約有20 000種[6，7]，中國的地衣資源以及種類也是相當豐富，中國已知的地衣有232屬，1 766種[8]。在《菌物字典》第10版菌物分類新系統簡介中介紹地衣種類有1.75萬～2.00萬種[9]。地衣具有廣泛的用途，比如地衣的藥用價值歷史悠久，具有消炎、抗菌、外傷止血、抗結腸癌細胞增殖、利尿消腫等作用[10]。同時，地衣還具有一定的食用價值。據不完全統計，可供食用的地衣有15種，如皮果衣、老龍皮、網肺衣、松石蕊、雀石蕊、石耳、樹花、綠樹發、長松蘿、風滾地衣、風滾平茶漬等。其中，石耳（Umbilicaria）是特產于中國和日本的著名食用地衣，可燉、炒、燒湯、涼拌，其營養豐富，味道鮮美。生長在北極苔原地帶的地衣群落，是馴鹿的主要食料。
地衣不同于高等植物，它沒有真皮層和蠟皮層，只有擬表皮，因此地衣無法從土壤中吸收水分，只能從大氣的霧和雨中來吸收水分，易使大氣中的污染物硫、銅、鉛等在其體內富集，尤其某些缺乏擬表皮的地衣更會使有毒物質在其體內積累，從而打破地衣原有的生理平衡，使其受害而導致死亡，因此地衣植物可以很好地運用于大氣及水體重金屬污染的檢測[11，12]。
試驗通過對不同海拔高度槽梅衣（Parmelia sulcata）中礦質元素及有機酸的含量進行測定，為研究海拔高度與梅衣屬地衣中礦質元素及有機酸的關系提供參考。
1 材料與方法
1.1 樣品采集
以梅衣屬槽梅衣作為研究材料，分別采集于蒙古國額布根山海拔高度為1 188 m （N 48°29′42.6″，E 106°50′35″）與1 340 m（N 48°29′42.1″，E 106°50′26″）的西伯利亞落葉松上。
1.2 試劑
硝酸、高氯酸、氫氧化鈉等。
1.3 儀器與設備
PL6001-S型電子天平，德國梅特勒托利多公司）;精密天平TE系列，德國梅特勒托利多公司;TAB-986型原子吸收分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司;WHG-103A型流動注射氫化物發生器，北京瀚時制作所;GFH-986型石墨爐電源，北京普析通用儀器有限責任公司。 1.4 方法
1.4.1 地衣樣品預處理 將從蒙古國額布根山海拔高度為1 188 m與1 340 m的西伯利亞落葉松上采集到的槽梅衣分別做上標記，記為樣品1與樣品2。將采集好的樣品放入80 ℃的烘箱烘干。烘干后將其磨成細粉，用試驗天平稱取0.100 0 g的樣品1和樣品2分別放入坩堝中。在坩堝中分別加入5 mL HNO3和5 mL HClO4，使其浸泡過夜。過夜后將其加熱濃縮至1～2 mL后用去離子水定容至10 mL，以備測定其礦質元素含量。
1.4.2 礦質元素測定
1）采用原子吸收光譜儀（Atmoicabsorption spectrometry，AAS）。用標準曲線法分別測定地衣植物樣品中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種元素。
2）重金屬元素。As、Hg和Pb等的測定采用在線流動注射氫化法，Cd則采用石墨爐法，其余金屬的測定采用火焰原子吸收法。
1.4.3 有機酸的測定 分別取3個地衣樣品細粉，精密稱取0.20 g，加入10 mL去離子水，浸泡4 h，振搖，過濾。在50 mL燒杯中精密量取2.5 L濾液加10 mL去離子水稀釋，需要預先使用809自動電位滴定儀攪拌15 s，待溶液稀釋并混勻后用0.1 mol/L NaOH滴定即可[13]。
2 結果與分析
2.1 礦質元素含量的測定
蒙古國額布根山西伯利亞落葉松上的槽梅衣各礦質元素的測定結果見圖1。由圖1可看出，隨著海拔高度的升高，槽梅衣中含有的礦質元素也相應的發生了變化。As、Cd、Hg、Pb、Se、Li、Sr、Mn、Zn、S、K、Mg、Ca、Fe、P隨著海拔高度的升高而降低，Co、Cu、Ni、B、Cr、Na、Ti、Al隨著海拔高度的升高而升高。
槽梅衣在海拔高度為1 340 m中礦質元素的含量與海拔高度為1 188 m中礦質元素的含量差別很大，由此可看出，槽梅衣對不同礦質元素的富集能力存在一定的差異。槽梅衣中含有許多對人體有益的元素，如K、Ca、P、Fe、Mg等，其中，P的含量最高，K、Ca的含量也相當高，Na、Cu的含量反而很低，呈現典型的高鉀低鈉特點。
2.2 有機酸含量的測定結果
對蒙古國額布根山西伯利亞落葉松上槽梅衣中有機酸含量的測定結果見表1。由表1可知，隨著海拔高度的升高，槽梅衣中的有機酸含量減少。
3 討論
地衣是一群特殊的真菌，這群特殊真菌通常只是與藻類或藍細菌處于互惠共生的生態系統中才能生存于自然界。因此，地衣本身也是共生生態系統多樣性的體現。地衣具有廣泛的用途。地衣所分泌的地衣酸多達百余種，其中不少具有較強的抗菌能力。由于人類對地衣本質的認識經歷了一個漫長的過程，在開發利用方面，地衣處于“未開墾的處女地”狀態。因而，它是一個潛力很大的生物資源寶庫。
地衣營養價值較高，內含多種氨基酸、礦物質，且鈣含量之高是蔬菜中少見的。尤其地衣中含有豐富的礦質元素，它們維持多種組織的正常生理功能，對人體的正常代謝與健康具有重要的作用。人體若缺少某種元素，會引起人體機能失調，繼而引發許多疾病[14]。槽梅衣呈現典型的高鉀低鈉特征，研究表明高鉀低鈉的膳食對維持機體的酸堿平衡與血壓有一定的作用[15]。通過對不同海拔高度槽梅衣礦質元素的測定，顯示礦質元素P的含量最高。磷存在于人體所有細胞中，是骨質的主要成分，是維持骨骼和牙齒的必要物質，幾乎參與所有生理上的化學反應。磷以高能磷酸鍵的形式儲存代謝能，是許多酶的變構調節物，而且主動參與許多生理性緩沖系統[16]。SO2是大氣的主要污染物之一，地衣對大氣污染十分敏感，因此可作為大氣污染的指示植物。研究結果顯示，槽梅衣中S元素的含量隨著海拔高度的升高而降低，說明隨著海拔的升高空氣質量越好。
地衣含有抗菌作用較強的化學成分，即地衣次生代謝產物之一的地衣酸。地衣在土壤形成中有一定作用。生長在巖石表面的地衣所分泌的多種地衣酸可腐蝕巖面，使巖石表面逐漸龜裂和破碎，加之自然風化作用，逐漸在巖石表面形成了土壤層，為其他高等植物的生長創造了條件。因此，地衣常被稱為“植物拓荒者”或“先鋒植物”。通過對不同海拔高度槽梅衣中有機酸含量的測定，結果顯示隨著海拔高度的升高，槽梅衣中的有機酸含量減少，由于地衣有機酸包含種類較多，因此還需進一步進行研究。
地衣在人類生活以及大自然中都扮演著重要的角色，由于大氣污染和森林采伐，中國許多地方地衣多樣性面臨威脅。此外，地衣在自然界生長極為緩慢，加強對地衣的保護以便可持續利用是面臨的迫切任務。
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