《Planta》：Distillation as a meaningful water source for lithic lichens: the Negev case
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本研究针对非露水荒漠中岩面地衣（lithic lichens）的水分来源问题，通过三年实地监测揭示了土壤蒸发形成的蒸馏水（distillation）对石砾（cobbles）和岩板（rock slabs）的供水贡献。研究发现蒸馏水分别提供石砾和岩板35%和60%的气态水源（vapor-driven liquid），日均供水量达0.16 mm和0.14 mm，证明间接雨水（IRW）可解释莫哈韦等无露水荒漠中地衣的生存机制。该成果为评估气候变化对荒漠微生物群落的影响提供了新视角。
在广袤的荒漠生态系统中，岩面生物（lithobionts）如同沉默的拓荒者，在极端干旱环境中构建起微观的绿洲。这些紧贴岩石表面的地衣和蓝细菌群落，尤其是以绿藻为光合伙伴的壳状地衣（chlorolichens），几乎覆盖了内盖夫高地所有岩石表面，形成独特的"地衣森林"。传统观点认为，这类生物的繁荣主要依赖非降雨水源（NRW），即露水（dew）和雾（fog）的滋养。然而，一个令人困惑的现象始终悬而未决：在完全缺乏露水的荒漠地区，如美国莫哈韦沙漠，为何依然存在岩面地衣的踪迹？
这个谜题的核心在于对水分来源的认知局限。以往研究过度聚焦于大气源性的露水，却忽略了另一个潜在水源——土壤蒸发形成的气态水。当降雨后土壤湿润时，温度梯度驱动的蒸汽流（vapor flux）会使下层水分向上迁移，遇冷凝结成液态水，这一过程被学者Monteith于1957年命名为"蒸馏作用（distillation）"。内盖夫沙漠近年观测到的干湿循环（WDCs）现象，暗示着这种由土壤发出的气态水可能通过间接雨水（IRW）的形式为岩面生物提供生命之源。
为验证这一假说，研究人员开展了一项为期三年的野外观测实验。他们选择内盖夫高地斯德博克研究站（SBRS）的典型生境，聚焦两种常见基质：散落在地表的石砾（cobbles，直径6.3-20 cm）和代表孤立岩石露头的岩板（rock slabs）。通过将特制绒布（PVA microfiber cloths）固定在这些基质表面，精确测量水分积累量，并与标准布板法（CPM）进行对比。实验设置了关键生理阈值：0.03 mm（绿藻地衣呼吸作用启动点）、0.05 mm（净光合作用临界值）和0.1 mm（蓝细菌活动需求值），以评估不同水分来源对微生物活动的实际贡献。
研究采用布板法（CPM）和基质附着法进行水分测量。将6 cm×6 cm×0.1 cm的吸水性绒布分别固定于石砾、岩板及离地0.7 cm的标准CPM装置上，每日黄昏布设、清晨收集，通过称重法计算水分积累量。通过监测土壤湿度区分干湿期：上层3 cm土壤湿润时记录为IRW期，干燥期则归为NRW期。利用经验公式NRWdur=1.147ln(NRWq)+5.21将水量转换为有效湿期时长，并采用统计学方法分析差异显著性。
NRW与IRW的发生频率差异
三年数据显示，石砾接收≥0.05 mm NRW的年均天数达128.7天，显著高于岩板的37.3天。而IRW事件集中出现在雨后，石砾和岩板的年均有效天数分别为28.0天和19.3天。值得注意的是，蒸馏作用（distillation）在石砾上年均发生20.0天，甚至超过其在岩板上的6.0天，表明石砾更易从土壤蒸汽中获益。
水分积累量的基质分异规律
石砾年均NRW积累量达11.5 mm，是岩板（2.7 mm）的4.3倍。IRW方面，石砾年均获水3.9 mm，岩板为1.8 mm。进一步分析发现，蒸馏水量在石砾上达3.1 mm，接近露水贡献量（4.7 mm）的66%，而在岩板上蒸馏水（0.9 mm）甚至超过露水（0.5 mm）。这表明对于孤立岩石露头，土壤蒸汽的湿润作用可能比大气露水更为重要。
光合有效湿期的时间分配
石砾上≥0.05 mm NRW的日均湿期长达2.39小时，年累计307.8小时，远超岩板的81.0小时。IRW的湿期分布更显均衡，石砾与岩板的日均湿期分别为2.77小时和2.43小时。特别重要的是，蒸馏作用在石砾上提供60.2小时的有效湿期，占其IRW总湿期的69.1%，而岩板仅17.6小时。
生态响应的生理阈值验证
研究证实了Ramalina maciformis地衣的生理阈值与布测量值的对应关系：相对湿度70%（呼吸作用起点）对应0.03 mm，80%（净光合作用起点）对应0.05 mm。基于0.025 mm/h的凝结速率，达到净光合作用需持续湿润≥3小时，这解释了为何短暂湿期无法支持微生物生长。
研究结论明确指出，蒸馏作用作为岩面地衣的水分来源被长期低估。对于石砾生境，蒸馏水贡献了36.7%的气源水湿期，其生态重要性可与露水比肩。岩板虽受益有限，但蒸馏水占比达63.1%，证明孤立岩石露头更依赖土壤蒸汽。这一发现革新了关于荒漠微生物水分来源的认知，阐明了IRW在非露水荒漠中的生态功能。
该研究的科学意义在于构建了"大气-土壤-岩石"三元水分传输模型，为预测气候变化对荒漠生态系统的影响提供了新框架。全球变暖导致的夜间升温将同时抑制露水和蒸馏形成，而降雨减少则会削弱WDCs频率，二者叠加可能对岩面生物造成毁灭性打击。研究强调在未来生态模型中必须区分NRW与IRW，才能准确评估干旱区微生物群落的命运轨迹。
这项发表于《Planta》的研究最终揭示：荒漠中的生命之水不仅来自天空的露珠，更源于大地的呼吸。这种由土壤蒸汽凝结而成的蒸馏水，正是解开无露水荒漠地衣生存之谜的关键钥匙，也为人类守护干旱区生物多样性提供了新的科学支点。
