植物煉金術:南太平洋雨林的樹會流出鎳金屬

作者 | 發布日期 2018 年 09 月 15 日 12:00 | 分類 環境科學 , 自然科學 follow us in feedly

南太平洋的新喀里多尼亞,當地部分地區的土壤重金屬含量高。為了要在這樣的環境下生存,當地的植物已發展出可吸收土壤重金屬的能力,流出來的樹脂也都含有重金屬。



生活在重金屬土壤的植物

南太平洋的新喀里多尼亞(New Caledonia),當地的土壤環境含有鉻、鎳、錳等重金屬。

雖然在正常情況下,多數的動植物都無法在這種重金屬含量極高的環境生存,但「重金屬高累積性植物」(hyperaccumulator)就是個例外──它們的根部能直接吸收土壤中的重金屬,並將這些重金屬儲存在莖、葉或種子。

新喀里多尼亞有 65 種以上

在新喀里多尼亞,這裡至少有 65 種植物可直接從土壤吸收鎳金屬,其中最吸引研究人員注意的是學名為 Pycnandra acuminata 的樹,它是目前科學家發現能儲存最高鎳濃度的植物。

▲ 新喀里多尼亞的地理相對位置。它在紐西蘭北方約 2,400 公里,目前是法國海外屬地。

藍綠色樹脂很特別

1970 年代,有研究人員在新喀里多尼亞發現 Pycnandra acuminata 這種樹,樹脂呈現非常特別的藍綠色,引起大家的注意。

最後,研究人員才發現樹脂之所以會呈現藍綠色,正因成分含有 25% 的鎳。

換言之,Pycnandra acuminata 這種樹不只能在含鎳金屬的環境生存,還將土壤的鎳吸收到植物體內。

上圖左是 Pycnandra acuminata 全貌,右圖是它的藍綠色樹脂。

大型又罕見的熱帶樹種

澳洲昆士蘭大學專門研究 Pycnandra acuminata 的植物學家恩特(Antony van der Ent)表示,這種樹是一種僅存於新喀里多尼亞的熱帶雨林、最高可達 20 公尺高的大型罕見樹種。

▲ 新喀里多尼亞南部亞泰(Yate)的樹林。(Source:Flickr/Deborah ADAM CC BY 2.0)

抵抗昆蟲攻擊

在新喀里多尼亞生存的植物,因為土壤環境的關係,演化出在這種環境也能生存的技能。那這些植物體內的重金屬,是否能為它們帶來好處呢?

目前,研究人員推測,Pycnandra acuminata 的鎳可讓它們抵禦昆蟲的攻擊,藍綠色樹脂的鎳濃度對昆蟲或人類來說都有毒。

經過數百萬年演化

恩特解釋,新喀里多尼亞這些植物是歷經數百萬年、多次超量累積(hyperaccumulation),才能演化出這麼多種類。且早在人類發現它們以前,這些植物一直都自然而然地在這些富含金屬的土地上生活著。

▲ 2001 年 7 月,新喀里多尼亞的鎳礦礦場,一輛 50 公噸重的貨車正將滿載的鎳土礦倒進貨輪,準備運往亞洲和澳洲的冶煉廠。(Source:達志影像)

淨化重金屬污染土壤?

重金屬高累積性植物這種能從土壤吸收重金屬的性質,也引來不少科學家和採礦業者的興趣。

一些科學家認為,如果未來能利用這些重金屬高累積性植物,淨化受重金屬污染的土壤,或許就能解決人為重金屬污染問題。

拜託植物幫忙冶金

採礦業者則從重金屬高累積性植物看到商機:以新喀里多尼亞來說,這裡的土壤富含鎳金屬,鎳在市場可賣到不錯的價錢,如果人們能在這些鎳濃度特別高的地區廣種最會累積鎳金屬的植物,請它們代為「採礦」幫忙從土壤吸收鎳金屬,如此一來,人們就只要「收成」這些植物,就能順利取得礦產了。

▲ 新喀里多尼亞南部的地景,當地土壤含有大量金屬氧化物和鎳礦而呈現橘紅色。(Source:By Bananaflo [GFDL, CC-BY-SA-3.0 or CC BY 2.5 ], from Wikimedia Commons

播種要先拿電鑽

採礦公司 Vale 派駐在新喀里多尼亞的管理員麥考伊(Stéphane McCoy)說,當地土壤因為重金屬含量高,夏天時可達攝氏 60~70 度,這個溫度都可以把蛋煎熟了。

且當地土壤的重金屬含量之高,如果人們想要播種,還需拿出電鑽才能把土鑽開。

尋找最有效率的方法

新喀里多尼亞農業研究所(New Caledonian Agronomic Institute)研究員福加里尼(Bruno Forgliani)表示,他們正在當地研究每種重金屬高累積性植物每單位最多可以吸收多少鎳。

他們也換了各種肥料,為的就是要找到能最有效「吸收」、在植物體內提煉出最高鎳濃度的配方。

過程耗時  還需要煉金術

不過這種「採礦」方式還在測試階段,一來這些植物需要花費很長時間,才能開花結果再採收。再者,科學家還必須找到能從這些植物「煉金」的方法。

(本文由 地球圖輯隊 授權轉載;首圖為 Pycnandra acuminata 樹脂,因含 25% 左右的鎳金屬,才會呈現特別的藍綠色。來源:Johnathan Diong