【2018年物种日历】5月4日 芦苇

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芦苇总是和野性十足的大场面结合在一起。

《秦风·蒹葭》是《诗经》中的名篇,开头两句就是“蒹葭[jiān jiā]苍苍,白露为霜”,其中的“葭”就是芦苇。寥寥几字,清秋时节河边一片苍茫无际的芦苇荡跃然眼前。同样来自今陕西地区的诗歌《豳[bīn]风·七月》也有“七月流火,八月萑[huán]苇”之句,前一句还展现着初秋时节浩瀚的星空,后一句就把中秋时分浩淼的水畔草丛拉入镜头,三千年前的农民,就在这广袤的天与地之间劳作、栖息。


水畔芦丛。图片:Hecht / wikimedia

如果说诗经中这些有关芦苇的大场面还要靠后人脑补的话,唐人诗中的芦苇则是有意识地与阔大、秋色、黄昏联系在一起,营造一种寥廓萧瑟的意境。写诗以“险怪”著称的中唐文学家韩愈,在晚年却有一首流畅清远的古体诗叫《送湖南李正字归》,开头四句是:“长沙入楚深,洞庭值秋晚。人随鸿雁少,江共蒹葭远。”描述了秋季湘江雄浑而凄清的景色。


湘江边的芦苇荡。图片:blog.sina.com.cn/yiran2228

水体净化者

芦苇是禾本科的高大禾草,广布全球,虽然也有旱生的品系,但大多都生于水边、沼泽地等湿生环境,有的品系还可耐受盐碱。当然,生长在这种湿润生境中的高大禾本科植物并非只有芦苇,还有其他一些种类,如荻、芦竹等。上面引用的诗句中的“蒹”和“萑”一般认为就是荻。


“枫叶荻花秋瑟瑟”描写的正是荻花随着秋风摆动的景象。图片:Tonatsu / wikimedia

由芦苇和荻等植物营建的湿地生态系统不仅为其他生物提供了良好的生存环境,而且能够有效地净化被污染的水体。污水的植物修复是一个复杂过程,其中既包括植物本身对污染物的吸收和蓄积,又包括与植物关系密切的微生物对污染物的利用和降解,等等。也正因为如此,这种天然又便宜的生态修复体系如今颇受青睐,成为污水处理的重要手段


芦苇的花序。图片:MatthiasKabel / wikimedia


白洋淀的芦苇。图片:Fanghong / wikimedia

造纸原料

自从东汉的蔡伦带着一帮工匠发明造纸术以来,纸逐渐成为人类文明不可缺少的造物。简单来说,造纸过程可以分成两大环节:首先用水把造纸原料加工成合格的纸浆,让其中富集纤维素,而尽量减少影响纸张质量的杂质;然后再让纸浆中的纤维素均匀交织,成为扁平的纸膜,再晾干成纸。芦苇,就是一种重要的造纸原料。


造纸的主要步骤。图片:awagami.com

尽管在造纸用的草本植物中,芦苇算是最优秀的种类之一,但是比起桉树、杨树等木本造纸原料,缺点仍然很明显,就是杂质太多。芦苇中含有很多非纤维细胞的“杂细胞”,其中不仅含有无机盐、鞣质、色素、淀粉、果胶等众多杂质,还有一种具有禾本科特色的杂质——二氧化硅

任何一个能遍布世界各个角落的大科,都有一些成功秘诀。禾本科拥有大约12000个种,从种数上来看只是植物第五大科,但要论分布范围,植物其他任何科都无法与之相比,有一种叫南极发草的禾草甚至分布到了南极洲。禾本科植物的成功秘诀之一,就是可以从土壤中吸收可溶性的硅酸盐,然后把它们转化为二氧化硅,沉淀在细胞内或细胞间,形成名为“植硅体”的显微结构。


显微镜下多种植物的“植硅体”,其中A所示来自芦苇。图片:Guizai Gao et al. / Boreas(2017)

硅对植物的生物意义还没有被完全揭示清楚,但有不少学者相信,它很可能起到了一定的防御作用,可以加剧大型食草动物牙齿的磨损。

2017年底,中国学者在1亿多年前的恐龙牙齿化石上发现了属于禾本科类型的植硅体。这似乎暗示,早在恐龙还很兴盛的白垩纪,禾本科植物就已经演化出用于对付食草恐龙的植硅体了。后来到了大约1500万年前的中新世,全球气候逐渐变凉、变干,禾本科植物开始占据森林退却之后留下的广阔草原地区,又用这些祖传的植硅体去对付哺乳动物中的食草兽。


尚且鲜嫩的芦苇。图片:Rasbak / wikimedia

芦苇的另一面

然而,芦苇除了有洁净的一面,还有肮脏的一面。

说回到造纸。为了清除造纸原料中的杂质,得到质量较好的纸浆,造纸厂不得不用大量化学药品蒸煮原料。芦苇中的二氧化硅杂质在这个过程中会重新转化为可溶性硅酸盐,在过滤纸浆时留在称为“黑液”的废液中。

不幸的是,硅酸盐不仅会导致黑液黏度加大,不易与纸浆分离,还动不动就重新沉淀出来堵塞机器。造纸厂为了尽可能保护环境、回收利用黑液,不得不想办法除去其中的硅,而这毫无疑问会增加造纸成本。那些利润微薄的小造纸厂往往就狠心省略了回收这一步,把黑液直接偷排,结果造成严重的环境污染


加拿大一造纸厂周边的环境。图片:Alexvye / wikimedia

以当年韩愈诗句中提到的湖南洞庭湖为例。由于这里的环境适合生长大量芦苇,21世纪初,当地曾经开办了很多以苇浆为原料的小造纸厂,大量污水直排洞庭湖,又流入长江。当地人在赚到钱的同时,却不得不承担高昂的环境代价。

正是因为芦苇之类草本造纸原料有这样的问题,近年来,中国大力推广木浆的使用,更制定了“林浆纸一体化”的新发展方向;大量环保不达标的小造纸厂被关停,草浆在造纸行业中的应用率越来越低


芦苇叶舌处暴露的纤维。图片:Rasbak / wikimedia


芦苇横走的地下茎。图片:Kenraiz / wikimedia

如今,洞庭湖畔的众多小造纸厂已经不见踪影。不过,曾经在秋季被大量收割供造纸之用的芦苇,却一直还在那里繁茂生长。人们改而在初春采摘它新萌发的可口嫩芽,作为一种时令蔬菜售卖

重新变得洁净的芦苇,这回又让我们的耳边回荡起著名吃货苏轼的不朽名句:

竹外桃花三两枝,春江水暖鸭先知。

蒌蒿满地芦芽短,正是河豚欲上时。

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