多样化的微生物是土壤健康的关键。气候变化正在威胁这一点。

气候变化对人类、野生动植物的许多潜在影响相对容易理解。气温升高和极端天气事件可能导致粮食短缺、栖息地丧失以及生物物种减少或灭绝。然而，讨论气候变化如何影响微生物或地球上肉眼看不见的微小生物也很重要。

微生物是地球上已知的最早生命形式。它们在有机物分解、营养循环、土壤聚集甚至病原体控制等生态过程中发挥着关键作用。它们的丰富性和多样性有助于维持稳定健康的全球生态系统。然而，如果微生物多样性发生变化，其他生物应对气候变化的能力也可能受到影响。

本月发表在《自然微生物学》上的一项研究报告称，长期的全球变暖降低了草原土壤的微生物多样性。作者进行了一项为期七年的实验，观察微生物群落对气候变化（如变暖、降水变化和年度生物量去除）的反应。他们发现细菌、真菌和原生生物的丰富度下降。

微生物多样性对于维持土壤健康和质量以及发挥土壤作为维持生物生产力和支持动植物健康的生命系统的功能至关重要。不幸的是，微生物多样性的丧失与功能的丧失有关。罗格斯大学亨利·罗格斯人类微生物组主席马丁·J·布莱泽 (Martin J. Blaser) 表示，这对人类来说是个坏兆头，因为它意味着种植农作物的能力下降、环境破坏增加以及抵抗病原微生物和植物的能力下降，他没有参与这项研究。

为了满足不断增长的人口的粮食生产需求，农民需要健康的土壤。布莱泽说，气候变化（通过减少微生物多样性）不仅可能影响我们种植粮食的能力，还可能导致某些食物营养价值降低。这是因为微生物多样性对于促进营养吸收和使植物更容易获得必需的土壤矿物质和微量营养素是必不可少的。

[相关：细菌战争在土壤中肆虐，而它却保持着生态系统的健康。]

全球已有超过 20 亿人患有微量营养素缺乏症，导致心血管疾病、先天性残疾和精神健康问题等各种健康问题。例如，中国许多儿童缺乏铁和锌，这可能是由于土壤和食物中缺乏这些元素造成的。2007 年，中国约 40% 的土地缺铁和锌。

“人类福祉与微生物直接相关，”印第安纳大学生物系教授杰伊·T·列侬 (Jay T. Lennon) 表示，他未参与这项研究。“当然，我们的健康与生活在我们体内和体表的数万亿微生物密切相关。但在自然界中，它们也提供基本服务，如降解污染物、净化水源和确保土壤肥沃，以养活日益增长的地球。”

微生物的一项重要作用是降低农作物中的污染物浓度，这一点至关重要，因为新鲜农产品中的病原体污染对人类健康构成了迫切威胁。例如，食用在未经堆肥的动物粪便改良的土壤中生长的受污染蔬菜可能会让沙门氏菌和大肠杆菌等病原体进入人体。此外，当温度过高时，某些植物的防御系统无法有效发挥作用，这使得它们更容易受到病原体的侵害。总体而言，土壤微生物多样性有助于抑制致病土壤生物，因为地下发生了复杂的相互作用，并可能抑制病原体的发展或持续存在。

“科学家们担心气候变化将如何影响霍乱等疾病的传播，以及新病原体的出现，”列侬说。“植物和动物宿主与微生物共生体形成复杂的关系。目前尚不清楚气候变化将如何改变这些关系以及后果是什么。”

归根结底，保护生物多样性（地球上所有生命的多样性）对于维持全球生态系统的稳定至关重要。生物多样性的丧失是由气候变化造成的，但生物多样性的下降也会加速气候变化，从而形成一个正反馈循环。例如，由于生物多样性丧失而导致的生态系统不稳定削弱了地球调节温室气体排放 (GHG) 和预防极端天气事件的能力，这反过来又改变了许多生态系统的结构，使物种更加脆弱。

由于微生物是看不见的，保护它们就更加困难。一些研究表明，对微生物生态系统及其服务的了解程度必须提高到与动植物相同的水平，才能在保护计划和政策中得到认真对待。不过，保护动植物仍然至关重要，因为随着某些动植物灭绝，与它们相关的微生物也可能消失。

“在某种程度上，保护动植物也有助于维持其相关微生物群，”列侬说。“例如，最近的一篇论文讨论了‘声学修复’（即努力重建自然声景）如何有助于保护工作，包括维护生态系统。”

布雷泽表示，微生物多样性的丧失也可能是化肥、杀虫剂的使用和单一栽培方式造成的。减少化学杀虫剂的使用和作物多样化等具体解决方案可能会减少对微生物多样性的负面影响。应对气候变化需要关注各种问题，必须解决生物多样性丧失问题——包括我们赖以生存但可能从未被我们考虑过的生物。