稀有的“流失”镍的植物

自然“开采”大量镍的稀有而有价值的植物被认为隐藏在印尼的森林中--但这是一场在它们被消灭之前发现它们的竞赛。

16年前，Aiyen Tjoa在印度尼西亚苏拉威西岛中心探索一个矿业小镇索罗瓦科(Sorowako)。索罗瓦科曾经是种类繁多的植物的家园，大多数植物在其他地方都找不到。但随后这个小镇成为世界上最大的镍矿区之一的中心，仅一家公司就开采了全球5%的镍供应。

2004年，当中苏拉威西塔杜拉科大学(Tadulako University)的土壤生物学家兼讲师Tjoa抵达索罗瓦科时，大部分郁郁葱葱的植被已经被清理出来进行采矿，留下了贫瘠的土壤和尘土飞扬的道路。

但一些灌木丛和小树幸存了下来。当时，Tjoa渴望找到那些能很好地适应新的富含镍的环境的稀有植物。她推测，这些可能是“超级工厂”，能够从土壤中吸收高水平的镍，并将其储存在惊人的高数量上。除了清洁土壤，这些富含镍的植物还可以被“开采”，以提供另一种金属来源，从而在不破坏生态系统的情况下收获镍。

Tjoa正在寻找的植物被称为镍超积累植物-一组稀有植物，每1克干叶能够浓缩至少1000微克的镍。

大多数植物吸收微量的重金属来激活一些重要的酶，而镍是激活植物开花过程中至关重要的一种酶所必需的。但是，即使镍含量稍微过高，也会毒死大多数植物。然而，Tjoa说，镍超级蓄电池通过将金属结合在细胞壁内或将其储存在细胞内的液泡(细胞内的一个储存细胞器)中，已经进化出了抵御这种过剩的能力。它们主要将镍储存在树枝、树叶、树根或树液中。

一些喜欢镍的物种，如原产于意大利的柳树壁画，每1克干燥的叶子可以摄取高达3万微克的镍。有些，比如在马来西亚发现的叶下珠(Phyllantus Balgoyii)，镍含量如此之高，以至于它们的汁液是一种令人惊叹的明亮的蓝绿色。到目前为止，全世界已经记录了大约450种喜欢镍的植物。与印尼相比，这些植物大多生长在植物多样性和镍矿藏较少的国家，如古巴(130种)、南欧(45种)、新喀里多尼亚(65种)和马来西亚(24种)。

奇怪的是，印尼几乎没有发现这样的植物，印尼是世界上生物多样性最丰富的地区之一，也拥有世界上最大的镍矿床-就在那里，你可能会发现镍的超级蓄电池。Tjoa说，这在很大程度上是因为很少有人花时间去看。

当Tjoa从持有索罗瓦科特许权的矿业公司获得许可时，她迅速收拾好装备扫描该地区。她不得不为自己的探索提供资金，四年来她一次又一次地回到索罗瓦科寻找，但没有成功。这项工作是艰苦的，起初令人失望。

她搜索缓慢的部分原因是，肉眼看起来这些植物相当普通。但是，当发现可能的嫌疑人时，会进行简单的现场测试，以确定它是否是超级累加器。安东尼·范德恩特(Antony Van Der Ent)是昆士兰大学(University Of Queensland)的一位研究镍超积累植物的植物生理学家，他描述了如何使用白色的检测纸圆圈来检测镍。“当树叶压在纸上时，纸立即变成粉红色。这是万无一失的，容易做，而且速度快，“他说。

但是，仅仅因为镍的存在并不意味着这种植物是一个超级蓄电池。为了分析镍的浓度有多高，需要将一个样本带回实验室，干燥后用X射线进行检查。手持设备向样品发射X射线束，样品通过发射镍原子特有的特定量的能量进行反应。

经过四年的探索，Tjoa终于在2008年发现了两种本土镍超积累植物：Sarcotheca nambica和Knema matanensis。在实验室里，她发现这两种原生植物每克干叶可以储存1000到5000微克的镍。

这是一个开始，但Tjoa仍然希望有更多的东西。与其他地方发现的爱镍植物相比，这两种植物表现出相当温和的超积累能力。她说：“我们正在寻找[每克]能积累至少10,000微克的植物。”在这个门槛上，种植这种植物用于矿物提取或“植物开采”在经济上是可行的。

Tjoa对这些植物的研究引起了万隆理工学院岩石磁学教授Satria Bijaksana的注意。Bijaksana正在寻找关于苏拉威西地质学和生态学之间关系的相关研究，这时他对Tjoa和Van Der Ent进行的植物挖掘研究着迷了。他想知道自己在磁学方面的专业知识是否有助于加快搜索速度。

由于超级蓄电池的金属含量非常高，所以它们燃烧后的灰烬也是如此--其中一些金属是有磁性的。许多研究表明，超积累植物对镍的吸收与铁(一种高磁性金属)的吸收是同时发生的。Bijaksana和Tjoa一起设计了一个实验，看看当植物积累更多的镍时，磁化率是否会增加。通过将两种著名的超积累植物(alssum murale和alyssum corsicum)的灰烬与苏拉威西和哈尔马赫拉的10种本土植物进行比较，他们发现了另一个积极的结果-其中一种本土植物的铁和镍含量都很高。

Bijaksana说：“我们认为使用磁性可以加快这一过程，因为它只检测高浓度的镍”，从而减少了假阳性。他们的研究发表在2020年5月，在苏拉威西又发现了两种爱镍的植物：哈马赫里木瓜(Casearia Halmaherensis)和另一种胡椒。两者都可以在每克干叶中积累2600-2900微克。虽然这项研究还处于初步阶段，但Bijaksana希望它能说服印尼的人们认真对待植物挖掘。

研究人员认为，许多潜在的超级累积物可能会在快速的土地清理中消失，然后才能被发现。1990年至2018年间，苏拉威西的森林覆盖率下降了近19%。“我们已经失去了找到这些植物的大好机会，”Tjoa说。

但Tjoa并没有放弃寻找超累加器。在苏拉威西中部，一片原始的雨林坐落在富含镍的土壤上，构成了莫罗瓦利自然保护区的山区。这种灰色的土壤形成于一种名为蛇纹岩的基岩之上，被认为是喜爱镍的植物生长的完美场所。范德恩特说：“我们在(印尼)哈尔马赫拉岛进行的调查显示，镍的超级蓄积体在这类土壤中很常见，但人们还没有在苏拉威西寻找它。”“归根结底，需要齐心协力才能找到他们。”

Tjoa说，与此同时，一家海外矿业公司已经表示有兴趣在当地试验植物采矿。2017年，美国投资者联系了她，打算为她在苏拉威西5000公顷(50平方公里/19.3平方英里)的试验提供资金。她说，对于这个项目，她希望使用意大利的超蓄镍工厂alyssum murale。在苏拉威西的生态系统中使用外来物种可能并不理想，但至少是一个确定的赌注。她说：“也许我们得先用它来说服印尼政府，让他们相信植物采矿法是有效的。”

Tjoa希望植物采矿能成为每个矿区的一部分，要求公司在租赁区保留一部分热带雨林。使用植物而不是重型机械开采将产生更少的废物，保护生态系统，产生更少的有毒废物。“这一点，”Tjoa说，“是非同寻常的。”

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