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一幅火星温室的艺术家渲染图。
图片来源:美国国家航空航天局
美国和巴西的科学家正在探索有益真菌如何将火星和月球风化层转化为肥沃的种植基质。

你正在进行人类第四次火星任务,你的任务是在火星定居点建立首个自给自足的粮食作物种植区。
你很紧张,因为你正在使用一种名为有益真菌的新型真菌,据说这种真菌可以改良火星风化层,使其能够用于种植作物。

有人私下告诉你,做这件事不仅会让一所高中以你的名字命名,还能在无需从地球运送食物的情况下成功养活未来的定居者。
但你真正在意的只是让自己的名字出现在一所高中上。

虽然利用真菌在火星上种植作物可能还需要几十年时间,但这并没有阻止来自美国和巴西的国际科学家团队通过非传统方法突破提高作物产量的极限。

研究人员近日在《天文学与空间科学前沿》杂志上发表了他们的研究结果,探讨了一种名为有益真菌的菌类如何用于将有毒且缺乏养分的月球和火星风化层转化为适宜农作物生长的生物友好型土壤。
有益真菌是一类能够促进植物、土壤及其他生物间养分循环的真菌物种。
有益真菌如何改善火星和月球土壤
在这项研究中,研究人员利用这篇综述文章,聚焦于月球和火星风化层中缺乏农作物生长所需的关键养分(特别是氮、钾和磷)的情况,以及如何克服这一问题。
研究人员探讨了地球上的几种真菌物种是如何在非生物(无生命体)胁迫条件下发挥作用,通过促进养分吸收来促进植物生长的,同时也讨论了国际空间站上使用的真菌物种。

非生物胁迫受到重视,因为人们正在使用月球和火星表岩屑等营养匮乏的成分来种植植物。
为了克服这一问题,研究人员建议使用丛枝菌根真菌(AMF),这种真菌在植物学领域已有长期应用,其作用是作为植物根系的微观延伸。

研究人员指出,尽管未来仍需开展研究以填补在实际应用(特别是在真实的月球和火星表岩屑中)种植植物方面的知识空白,但他们对未来可利用真菌帮助在月球和火星表岩屑中种植出丰富作物表示乐观。

真菌为何是未来太空农业的关键
该研究在结论中指出:将促植物生长真菌纳入基于月球或火星风化层的农业系统,将是对太空作物生产以及地球以外人类定居点建设的一项战略性提升。
像木霉属真菌和各类丛枝菌根真菌(球囊菌门)这样的真菌,因其能够缓解非生物胁迫、活化必需养分,以及有可能改善风化层基质的物理化学结构而尤为突出。
这些微生物提供了一种有前景的生物技术手段,可改变风化层环境(无机成分),并对引入不适宜基质的工程微生物群落产生积极影响。
利用月球和火星的风化层种植作物的实践被称为原位资源利用(ISRU),也被称为就地取材生存。
这种做法包括利用当地可用资源获取任务所需的关键组件,而无需外部供应。
对于月球和火星而言,利用当地现有的完全缺乏养分的风化层,再将其与有益真菌混合,就可以缓解甚至有可能完全消除从地球运送土壤来种植作物的需求。
这能大幅减轻从地球向月球和火星运送全部食物补给的经济和后勤负担。
美国国家航空航天局的原位资源利用研究与太空农业的未来
在未来人类前往月球和火星的任务中使用原位资源利用(ISRU)技术是美国国家航空航天局(NASA)从月球到火星架构的一部分,这项研究为越来越多专注于原位资源利用的研究增添了新内容,特别是利用月球和火星风化层种植作物的研究。
最近,研究人员将一克蓝藻与火星风化层模拟物混合,培育出了27克浮萍。
未来几年乃至几十年,有益真菌将如何助力在火星风化层中种植作物呢?只有时间能给出答案,这就是我们开展科学研究的意义所在
改编自最初发表于《今日宇宙》的一篇文章。
相关知识
火星是太阳系八大行星之一,位于地球轨道外侧,是离太阳第四近的行星。
它因表面覆盖氧化铁呈现红色,被称为红色星球。
火星有稀薄大气,主要成分是二氧化碳,两极存在冰盖。
科学家发现其表面曾有液态水痕迹,使其成为人类探索外星生命及未来可能移民的重要目标。
BY: Laurence Tognetti, Universe Today
FY: AI
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相关研究成果已于10月19日发表于国际动物分类学权威期刊《ZooKeys》。
麻阳河掌突蟾正模标本活体照。
李仕泽 刘京供图 掌突蟾属是一类分布于亚洲的小型落叶层蟾类,多栖息于山地森林溪流周边的地表枯枝落叶层。
该属物种广泛分布于中国南方、印度东北部及东南亚地区,武陵山区是该属物种重要的物种分化中心与生物多样性热点区域。
2025年3月,科研团队在麻阳河保护区开展两栖爬行动物专项野外调查时,在海拔约550 m的山地瀑布溪流周边采集到7只小型蛙类雄性标本。
科研团队结合形态学特征比较,以及基于线粒体16S rRNA、COI基因序列的分子系统发育与遗传距离分析,证实该种群为尚未被描述的独立新物种。
目前,麻阳河掌突蟾仅分布于贵州麻阳河国家级自然保护区;栖息于区内清澈且常年流水的山溪瀑布周边岩石或植物叶片上。
后续野外调查发现,3月至5月可听到该物种的求偶鸣叫声,据此推断其繁殖期为3月至5月。
麻阳河掌突蟾生存的生态环境。
杨朝辉 摄 麻阳河保护区地处武陵山脉北段,喀斯特地貌广泛发育,水系发达,原生森林保存完好,为两栖动物提供了优越栖息环境。
麻阳河掌突蟾的发现进一步丰富了武陵山区掌突蟾属的物种多样性,印证了喀斯特山地是中国南方两栖动物重要的冰期生物避难所,也凸显了麻阳河保护区重要的生物多样性保护价值。
科研团队调查发现,麻阳河掌突蟾分布范围十分狭窄,高度依赖山地溪流生境,易受溪流扰动、河岸植被破坏及气候变化等威胁。
因此建议,尽快依据IUCN红色名录评估标准完成该物种的受威胁等级评估,并加强对保护区内溪流生态系统与河岸原生植被的保护。
同时,应持续在武陵山喀斯特区域开展两栖爬行动物系统性本底调查,探明区域内尚未被发现的隐存物种,为喀斯特生态系统野生动物保护管理提供科学支撑。
(完)
在雪层下方,一只旅鼠正在雪与地面之间的空隙中活动。
它的身体圆胖,体长约十至十五厘米,尾极短,体色以褐色和灰褐色为主。
它在雪层下方的通道中移动,取食苔原植物的茎叶和种子。
在雪层较厚的区域,旅鼠在雪下挖掘通道网络,连接取食点和巢穴。
旅鼠是仓鼠科旅鼠属下的啮齿动物,分布在北极和高山苔原中。
旅鼠的雪下通道网络和取食行为是其适应极地冬季的核心特征。
旅鼠的分类与形态 旅鼠是仓鼠科旅鼠属下的啮齿动物的统称,分布在北极和高山苔原中。
旅鼠的体长约十至十五厘米,尾极短。
体色以褐色和灰褐色为主,部分种类在冬季毛色变白。
旅鼠的身体圆胖,四肢较短,耳较小。
旅鼠的足部具有爪,适于在雪下挖掘通道。
旅鼠以苔原植物的茎叶、种子和地衣为食,在雪下活动。
雪下通道网络 旅鼠在雪层下方挖掘通道网络。
雪层与地面之间存在空隙,旅鼠在空隙中移动,连接取食点和巢穴。
旅鼠用前爪和牙齿挖掘雪层,在雪层中形成通道。
通道的直径约数厘米,长度可达数十米。
旅鼠的通道网络连接多个取食点、巢穴和临时避难所。
在雪层较厚的区域,旅鼠的通道网络较为复杂。
旅鼠在雪下通道网络中移动,取食苔原植物。
雪下取食 旅鼠在雪下取食苔原植物的茎叶、种子和地衣。
雪层下方的温度高于气温,苔原植物在雪层下方保持部分活性。
旅鼠在通道中取食植物的茎叶和种子,在取食后返回巢穴。
旅鼠的取食活动在雪层下方持续进行,在冬季食物短缺的时期,旅鼠依赖雪下通道网络获取食物。
旅鼠的种群周期 旅鼠的种群数量在年际间存在周期性波动,周期通常为三至四年。
在种群数量较高的年份,旅鼠的密度较高,取食活动对苔原植被的影响较大。
在种群数量较低的年份,旅鼠的密度较低,取食活动对苔原植被的影响较小。
旅鼠的种群周期与捕食者的数量和食物供应有关。
旅鼠的种群周期在苔原生态系统中较为明显。
旅鼠在食物网中的位置 旅鼠是苔原生态系统中的初级消费者。
旅鼠以苔原植物为食,将植物生物量转化为自身生物量。
旅鼠是北极狐、雪鸮、毛腿鵟和北极熊等循环来源:捕食者的食物来源。
旅鼠的种群数量影响捕食者的繁殖成功率。
在苔原食物网中,旅鼠在能量传递中起到一定作用。
旅鼠的繁殖 旅鼠的繁殖方式为有性繁殖。
在种群数量较高的年份,旅鼠的繁殖率较高,雌性每年可产多胎,每胎多仔。
在种群数量较低的年份,旅鼠的繁殖率较低。
旅鼠的繁殖季节与食物供应和气候条件有关。
旅鼠的繁殖使其种群在苔原环境中维持。
从雪下通道到苔原生态的过程 在阿拉斯加北坡的苔原上,旅鼠在雪层下方挖掘通道网络,连接取食点和巢穴。
它在通道中取食苔原植物的茎叶、种子和地衣。
在种群数量较高的年份,旅鼠的取食活动对苔原植被的影响较大。
旅鼠在苔原生态系统中的活动,使其成为北极苔原中的常见啮齿动物之一。
旅鼠的雪下通道网络和取食行为,在苔原生态系统的能量传递和植被动态中起到一定作用。