地衣常常被誤認為是苔蘚等原始植物（如果它們首先被注意到的話），但它們實際上根本不是植物。它們是一組多功能的共生生命形式，在從雨林到北極苔原的無數生態系統中發揮著至關重要的作用。雖然有些地衣確實很像苔蘚，但另一些地衣看起來只不過是結痂的橙色汙漬，還有一些則像珊瑚一樣分支。但是，地衣最令人印象深刻的方面是它們的物種間合作——這種關係正受到氣候變化的威脅，將其生存推向了疑問。
附著在樹皮上的薄荷色地衣可能看起來像單一的生物，但它實際上是一種複合體：真菌和藻類（有時是真菌和藍細菌）以互惠互利的關係生活在一起。當藻類進行光合作用時，它們會產生滋養真菌的糖分。作為交換，真菌為藻類提供礦物質和水，並構建一個藻類可以茁壯成長的微生境——一種真菌溫室。
當真菌遇到合適的藻類時，它們本質上就變得完整了。“這就像變形金剛，”芝加哥菲爾德博物館的進化生物學家、專門研究地衣的馬修·P·尼爾森說。“它突然變成了其他東西，併產生了這種與真菌自身外觀不同的新結構。”
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這兩個物種的總和大於其各部分之和，這使得地衣成為自然界中最富有成果的配對之一。最近的研究估計，這些生物可以追溯到大約 2.5 億年前，在那段時間裡，它們經受住了一次小行星撞擊和多次冰河時代。今天，地衣覆蓋了地球表面約 7% 的面積，幾乎無處不在，從乾旱的沙漠到多岩石的海岸。但尼爾森及其同事週二發表在《微生物前沿》雜誌上的新研究表明，即使是這些適應性強的生物也在感受到氣候變化的熱浪。
阿拉斯加苔原岩石上的Porpidia。圖片來源：馬修·P·尼爾森
失去地衣將對依賴它們的無數生態系統造成災難性的後果。在太平洋西北地區溫帶雨林等水澇環境中，地衣是水文過程的關鍵組成部分，因為它們在水穿過森林系統時會吸收水分。在沙漠中，一層地衣可以穩定土壤，從而幫助防止侵蝕。地衣甚至能保持碳迴圈的運轉：當它們的藻類進行光合作用時，它們會從空氣中吸收二氧化碳並排出氧氣。它們死後，其富含碳的身體會分解。
地衣也是從馴鹿到香蕉蛞蝓等生物的重要食物和棲息地。許多鳥類，如紅喉蜂鳥，會使用地衣碎片來築巢。一些神秘的蜘蛛甚至偽裝成地衣來伏擊獵物。
當尼爾森和其他菲爾德博物館的研究人員正在研究由一種叫做Trebouxia的單細胞綠藻屬驅動的地衣的氣候偏好時，這項新研究的令人擔憂的發現變得清晰起來。這種型別的藻類可以在大約 7,000 種真菌內部找到，產生了已知地衣物種的一半以上。
透過比較幾種Trebouxia物種的 DNA 並重建藻類的進化歷史，研究人員意識到他們基本上可以衡量各種地衣適應新環境所需的時間。本質上，他們可以將現代地衣的氣候偏好與它們祖先的氣候偏好進行比較。科學家們使用一系列統計測試，建立了一個地衣對過去氣候變化事件的反應的時間框架，以及預測它們未來可能表現的潛在框架。“我們可以看到這些群體過去經歷的變化，並在現代氣候變化的背景下思考這一點，”尼爾森說。他和他的同事確定，當前的氣候變化預測遠遠超過了這些地衣的適應能力。
根據過去地衣的進化速度，許多Trebouxia物種將需要數十萬年——少數可能需要數百萬年——才能跟上未來一個世紀預測的氣候變化的程度。“速度尤其令人擔憂，”尼爾森說。“這些變化對於這些地衣來說是相當不尋常的，無法做出反應。” 這可能會導致大片地衣的分佈範圍變得不適合所涉及的藻類生存。
儘管尼爾森和他的合著者專注於藻類的適應能力，但他指出，地衣的兩個組成部分必須同步才能遷移到更適宜生存的環境。“如果藻類移動得很快，但真菌移動得很慢呢？這對真菌意味著什麼？”尼爾森說。“當需要它的真菌遇到麻煩時，藻類能存活下去嗎？”
一些地衣將能夠逃到更適宜生存的環境。但另一些地衣，尤其是那些已經生活在氣候極限附近的耐寒地衣，很可能會屈服於不斷增加的熱量和乾旱。
紐約植物園的副館長和地衣專家詹姆斯·倫德默（未參與這項新研究）表示，這些發現加入了一個日益增長的趨勢，即對地衣在更溫暖、更乾燥的未來可能表現如何進行令人擔憂的研究。“每一項關於地衣和氣候變化的研究都沒有指向好的方面，”他說。