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达尔文说它改变了世界史,可这种动物却正在杀死北美的森林

2022-02-28 其他
在我们的印象里,蚯蚓是益虫,它们能翻动土壤,分解有机质,用自己的便便给植物加餐。但事实真的如此么? 在地球上某些地区适用的规则,在另一些地区并不适用,甚至会造成相反的结果。你或许不知道,蚯蚓能破坏北……

在我们的印象里,蚯蚓是益虫,它们能翻动土壤,分解有机质,用自己的便便给植物加餐。但事实真的如此么?

在地球上某些地区适用的规则,在另一些地区并不适用,甚至会造成相反的结果。你或许不知道,蚯蚓能破坏北美大陆生态系统,而即使对于人类的农田来说,蚯蚓也并不总是有益的。今天我们就来了解一下你所不知道的蚯蚓。

达尔文说它改变了世界史,可这种动物却正在杀死北美的森林

图片来源:pixabay

过去的300年来,北美洲在悄无声息地发生翻天覆地的变化。一群入侵生物在地下蜿蜒匍匐,在毁掉森林的同时,向大气释放出了大量二氧化碳。它们就是曾被我们称为益虫的蚯蚓。

蚯蚓是一大类环节动物,靠吃土(烂叶子等有机质)为生。它们通常雌雄同体,自带精子和卵子,但需要异体受精。

对了,性成熟蚯蚓也是有“第二性征”的,蚯蚓可以交配的标志就是蚯蚓身上那一圈凸起的东西,它叫生殖带。生殖带就像蚯蚓丁丁的桌面快捷方式,切了就不能繁殖了,所以蚯蚓切成宫保鸡丁是不会产生更多小蚯蚓的。

许多人对蚯蚓的印象是积极的,这种看法实际上来自达尔文本人。

达尔文曾在英格兰的家中研究蚯蚓长达40年,他对蚯蚓做过各式各样的实验。1881年,他出版了一本以蚯蚓研究为主题的书:《腐殖土的产生与蚯蚓的作用》(The Formation of Vegetable Mould Through the Action of Worms)。

达尔文说它改变了世界史,可这种动物却正在杀死北美的森林

地球人都知道达尔文是蚯蚓控。图片来源:wikimedia

在这本书里达尔文表示:“世界上恐怕很少有像蚯蚓这样在世界历史中占据如此重要地位的动物了(It may be doubted whether there are many other animals which have played so important a part in the history of the world, as have these lowly organized creatures)。”他的这句话对了一半,蚯蚓在生态系统中确实占据了重要地位,也因此常常被研究者们称为“生态系统工程师”,但蚯蚓在新大陆的作用并不忠于达尔文的预计。

但是,由于达尔文的声望,这本书一时成了畅销书,而他对蚯蚓的态度也蔓延到了整个人类社会。

首先要承认的是,蚯蚓确实是重要的分解者,但是对农业也会造成损害。比如,它们挖的沟渠会让农田里的肥料和农药流失,流到不该去的地方,造成污染。

其次,蚯蚓是能翻动土壤,给植物的根部通气,但是,被蚯蚓翻动过的土壤也变得更容易流失,也更容易变干。耶鲁大学的生态学家 Annise Dobson 把被蚯蚓处理过后的土壤形容为“被绞过的肉”。Dobson 还表示,许多园丁认为蚯蚓松过的土会损害植物。

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图片来源:pixabay

美国威斯康星州自然资源局的蚯蚓研究者 Bernie Williams 也有类似的观察,他发现该州的许多居民都讨厌蚯蚓,因为蚯蚓会让蔬菜和花卉死掉。她还指出,有时蚯蚓还会泛滥成灾,像美杜莎的头发那样从房屋的地基那儿涌出来。

更重要的是,对于北美的森林来说,蚯蚓是外来入侵生物。这是因为,北美没有“本塘”蚯蚓,实际上北美在1万年前就没有蚯蚓了。在上一个冰河时期,北美三分之一的面积都被冰川覆盖,当时蚯蚓已经被清空了。

由于蚯蚓的行动力和防御力都很低,现在北美常见的普通蚯蚓(Lumbricus terrestris)原产自西欧,是被18世纪的欧洲殖民者当作鱼饵或土壤疏松生物带到美洲的。实际上,普通蚯蚓现在已经分布在除南极洲以外的所有大陆上。Dobson 把普通蚯蚓的扩张称为“全球虫化”(global worming)。

蚯蚓影响了土壤的方方面面,比如有机物的分解、碳储存、地表径流等等。来自旧大陆的蚯蚓从森林的根基开始推倒了新大陆的旧秩序。

史密森尼环境研究中心的研究者 Melissa McCormick 和 Dennis Whigham 以及约翰霍普金斯大学的研究者 Katalin Szlavecz 指出,蚯蚓对北美的森林来说是很可怕的生物。

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图片来源:wikipedia

在蚯蚓到来之前,北美森林的落叶枯枝由微生物、线虫、真菌分解。不过,这些生物的分解作用十分缓慢,因此森林表土可以积得很厚。

而蚯蚓相当于土壤加速器,它们可以迅速分解有机质,把其中的养分通过屎的方式释放出来,并在这种“违规”的高速分解中让土壤的 pH 值、密度等理化属性发生翻天覆地的变化。

由于北美森林是在没有蚯蚓的环境中演化了上万年,本土植物无法快速适应蚯蚓带来的新基质。比如,延龄草(Trillium tschonoskii Maxim.)、杓兰(Cypripedioideae)、加拿大舞鹤草(Maianthemum canadense)等北美本土植物因为蚯蚓的到来而迅速消失。

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某种杓兰(Cypripedioideae)。图片来源:wikipedia

另外,森林表层厚厚的腐叶和其他有机质原本是许多动物和植物幼苗的栖息地和托儿所。当地表有机物层被蚯蚓吃掉后,这些生物就直接暴露在环境中,容易受到掠食者攻击。

美国佛蒙特大学的土壤学家 Josef Görres 对蚯蚓叫苦不迭。他说,在蚯蚓入侵的美东新英格兰地区,在以前著名的枫树林里,现在连幼苗都很难找到了。他认为,这可能是因为蚯蚓到来后,随着其他林下植物的消失,枫树幼苗成了食草动物的唯一目标。

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图片来源:wikimedia

随着气候变暖,蚯蚓也在向北扩张领土。

在一些研究者看来,一旦蚯蚓出现在北方森林,后果将是灾难性的,因为那里的森林十分特别。

在温暖地区,森林表土主要由矿物和有机质构成。但是在北方森林,矿物层和有机物层并不混合,厚厚的有机质覆盖在矿物土层上。这种特殊的土壤叫做灰化土(podzol)。

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A是被蚯蚓破坏的枫叶林灰化土,B是没有蚯蚓的灰化土。图片来源:doi.org/10.1139/cjb-2018-0016

这层有机物中储存着大量的碳,如果它们被蚯蚓吃掉分解,其中的碳就会被重新释放到环境中。2013年发表在 Nature Climate Change 上的一项研究估计,全球的蚯蚓让碳排放增加了33%,而让其他温室气体排放增加了42%。

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加拿大的北方森林。图片来源:wikipedia

不幸的是,这样的事正在发生。比如,2008年发表在 Molecular Ecology 上的一项研究发现,加拿大艾伯塔省已经出现了大量来自欧洲的八方红蚯蚓(Dendrobaena octaedra),这些蚯蚓可能是从混在车胎或鞋底沙土里的卵茧中孵出来的,也可能是有人故意为之。

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蚯蚓是从卵茧中孵化出来的。图片来源:wikipedia

当美国人和加拿大人看到自家的森林一点一点变秃,或许很难想象这一切的始作俑者竟是曾被达尔文点赞的“益虫”吧。

全世界吃土者,联合起来!TA们获得的将是整个世界。

本文来自微信公众号 “把科学带回家”(ID:steamforkids),作者:七君,经授权发布。