地衣（Lichen）是真菌和綠藻門或藍細菌的共生體，呈灰白、暗綠、淡黃、鮮紅等多種顏色，長在干燥的巖石或樹皮上，可依形態(tài)分成莖狀地衣、葉狀地衣與殼狀地衣。光合作用的綠藻（或藍細菌）提供營養(yǎng)物質，真菌（通常屬于子囊菌門，少數(shù)屬于擔子菌門）提供水和礦物質、保護殼，防止水分過度蒸發(fā)。地衣可以在嚴峻的環(huán)境條件下生長，常是生物占領新陸地的先鋒。在極度干燥的條件下，地衣也可以脫去水分，進入休眠狀態(tài)，待到條件好轉，再恢復高速度增長。地衣可以長壽，有的壽命可達千年。
生物土壤結皮（biological soil crusts, BSCs, 簡稱生物結皮)是由藍細菌、藻類、地衣、苔蘚等隱花植物和土壤微生物及其他生物通過菌絲體、假根和分泌物等與土壤表層顆粒膠結形成的一種復合體，是干旱和半干旱氣候土壤表面的生物群落。生物土壤結皮具有重要的生態(tài)價值，它的形成使土壤表面在物理、化學和生物學特性上均明顯不同于松散沙土，具有較強的抗風蝕、水蝕功能，除此之外還有固碳、固氮、保持結構穩(wěn)定的功能。在干旱、半干旱的荒漠化地區(qū)，地表生物結皮的形成是固定沙丘形成的重要標志，預示著荒漠化生境轉變的開始。因此，生物結皮在干旱、半干旱荒漠地區(qū)具有重要的生態(tài)意義。生物土壤結皮一般劃分為藻結皮、地衣結皮、蘚結皮和混生結皮4個主要類型。
圖片來源：Wikipedia
如果說地衣是生物占領新陸地的先鋒，那么生物結皮是荒漠土壤的護身盔甲，它們對陸地生境的開拓和演化都非常重要。然而，它們作為“先鋒”和“盔甲”的前提是生存。藻類作為共生體的主要組成部分，光合作用是它們自養(yǎng)的主要能量來源。那么問題來了，地衣和生物結皮的光合作用該怎么測量呢？
我們知道光合作用分為利用光進行光化學轉化和電子傳遞的光反應和固定CO2進行卡爾文循環(huán)的暗反應。下面，小編就給大家推薦兩種測量地衣和生物結皮光合作用的方法。
MICRO-PAM和GFS-3000測量地衣
地衣和生物結皮光合作用能量轉換和電子傳遞測量可以借助葉綠素熒光測量來完成。除了便攜式的測量設備外，小編今天想給大家特別推薦一款緊湊型的多通道連續(xù)監(jiān)測熒光儀MICRO-PAM。MICRO-PAM的數(shù)據(jù)采集器和測量頭均采用防水設計，無人值守的監(jiān)測可達數(shù)周或數(shù)月。離線監(jiān)測版本的MICRO-PAM最多可以擴展16個測量頭，搭載4G遠程模塊可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程查看與下載。
最新推出的琥珀色版本測量頭MICRO?HEAD/3A 配備了全新波長的 LED，發(fā)射峰值為598 nm，最大半峰寬為22 nm。琥珀色光比藍光更容易被藍藻吸收。相應地，琥珀色光激發(fā)的PAM信號質量優(yōu)于藍光激發(fā)的PAM信號質量。搭載琥珀色版本測量頭的MICRO-PAM特別適合分布在極地，戈壁等極端生境下藍藻藻墊，地衣和含有藍藻的土壤生物結皮光合作用的測量。
藍光版本和琥珀色光版本MICRO-PAM的光源激發(fā)光譜和檢測光譜
緊湊型的多通道連續(xù)監(jiān)測熒光儀MICRO-PAM可以以固定的時間間隔循環(huán)測量，也可以執(zhí)行預設程序定時測量。測量的數(shù)據(jù)包括Fo, Fm, F, Fo’, Fm’, Fv/Fm, Y(II), qP, qL, qN, NPQ, Y(NPQ), Y(NO), ETR,光強PAR，溫度，濕度等。其中光強PAR，溫度，濕度可以最大限度的反映地衣和生物結皮所處生境的環(huán)境參數(shù)。對于研究生物與環(huán)境的關系，生態(tài)系統(tǒng)的演化具有非常重要的應用價值。
MICRO-PAM監(jiān)測數(shù)據(jù)下載：葉綠素熒光參數(shù)和溫度，光強
地衣和生物結皮光合作用固定CO2進行卡爾文循環(huán)合成有機物的測量可以通過光合儀測量共生體與環(huán)境發(fā)生的氣體交換來完成。今天小編要給大家推薦的是功能強大且全面的便攜式光合-熒光測量系統(tǒng)GFS-3000，它可以配置專為地衣和生物結皮測量而設計的葉室。它可以精確的控制光合作用測量相關的光強，溫度，濕度，CO2濃度，非常適合模擬地衣和生物結皮光合作用活性對光強，溫度，濕度，CO2濃度的響應，研究全球或局部氣候變化對地衣和生物結皮生態(tài)功能的影響。
GFS-3000光合熒光測量系統(tǒng)和地衣葉室
地衣和生物結皮的研究非常重要，國外的學者在三十年前就注意到了這一點，國內學者對地衣和生物結皮的研究也越來越多。因為我國有大量的寒地，旱地生境，干旱和半干旱地區(qū)。例如黃土高原就是典型的生態(tài)脆弱敏感區(qū)和世界上水土流失最為嚴重的地區(qū)，也是當今我國生態(tài)恢復和生態(tài)文明建設的重點區(qū)域。生物結皮是黃土高原的重要組成和典型景觀，在生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和水土保持功能中發(fā)揮著重要作用。近20年來，國內學者系統(tǒng)研究了黃土高原生物結皮土壤養(yǎng)分、抗侵蝕性和蘚結皮的人工培育，近幾年對生物結皮中的微生物多樣性亦開展了詳細的研究，為后期深入研究奠定了堅實基礎。
黃土高原生物結皮不同演替階段（張丙昌，2021 土壤學報）
A：藻結皮Algal crust；B：地衣結皮Lichen crust；C：混生結皮Mixed crust；D：苔蘚結皮Moss crust.
地衣除了是被人熟知的先鋒植物，還是生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測和指示性植物。因為它具有很強的生存能力的同時又對環(huán)境質量有著很高的要求。生物結皮除了在生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和水土保持功能中發(fā)揮著重要作用以外，還在提高土壤肥力，促進養(yǎng)分代謝，輔助生態(tài)修復等方面都具有不俗的生態(tài)功能。地衣和生物結皮雖然是一些微生物和藻類的共生體，但是“麻雀雖小，五臟俱全”。能夠進行光合作用自養(yǎng)生存，進而可能會演化出一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，真的很了不起！
如果您正在進行地衣和生物結皮相關領域的生態(tài)學研究，如果您正缺少一種工具來測量地衣和生物結皮的光合作用，緊湊型的多通道連續(xù)監(jiān)測熒光儀MICRO-PAM和便攜式光合-熒光測量系統(tǒng)GFS-3000可能會對您非常有幫助。如果您想了解更多信息，可以隨時與我們聯(lián)系。我們可以根據(jù)您的研究需求，討論并制定適合您的解決方案，助力您開拓我國地衣和土壤生物結皮研究的新篇章！
相關閱讀：