天气较热时,白蚁侵蚀木材的速度更快

天气较热时,白蚁侵蚀木材的速度更快

白蚁通常被认为是害虫,会啃食房屋和建筑物的地基。但在热带森林中,这些木雕大师实际上是重要的分解者。白蚁有助于分解腐烂的木材,将养分和碳释放回土壤和大气中。现在,一项横跨六大洲的大型国际行动的新发现表明,天气越热,白蚁分解腐烂木材的速度就越快。

周四发表在《科学》杂志上的一项新研究表明,每升高 10°C,白蚁分解和消耗木材的速度就会增加 6.8 倍以上。相比之下,在同样的温度升高下,微生物木材腐烂只会增加一倍。“这就像如果你从波士顿去迈阿密,如果温度升高 10 摄氏度,白蚁就会将其分解速度提高七倍,”新论文的主要作者、迈阿密大学生物学教授艾米·赞恩 (Amy Zanne) 说。“这意味着木材循环得更快——碳排放得更快。”

倒下的树木、树桩、树枝、落叶和其他植物残体是碳的主要来源——总共储存了大约 730 亿吨碳。这些“枯木”参与碳循环,储存的碳原子被释放并重新利用到环境中。这一过程促进新植物的生长,并通过向大气中排放二氧化碳和甲烷影响地球的温度和气候。导致木材腐烂的因素有很多,从野火到太阳辐射,从微生物到真菌。“如果世界上没有腐烂物,世界就会充满死去的动植物,”专门研究分解和碳循环的 Zanne 解释道。

巴西戈亚斯州上帕拉伊索德戈亚斯州圣乔治州圣乔治州查帕达多斯韦迪罗斯国家公园热带稀树草原的白蚁丘附近,艾米·赞尼(左)与来自坎皮纳斯大学的研究生玛丽安娜·纳尔迪(中)和博士后保罗·内格里(右)在一起。拉斐尔·奥利维拉

但 Zanne 表示,昆虫(例如白蚁)也是木材腐烂的重要因素。白蚁是一种对温度敏感的生物,越靠近赤道,其数量和多样性就越高。与温带地区啃食房屋的害虫不同,热带地区的白蚁数量更多,种类也更多。某些种类的白蚁专门以落叶、草或粪便为食。Zanne 解释说,在亚洲和非洲发现的另一组白蚁会培育出一个白腐真菌“花园”。真菌能够矿化木材的木质素(世界上最难分解的物质之一),再加上白蚁带有金属的颚,可以轻易摧毁腐烂的木材。

为了更好地了解这些食木昆虫,Zanne 与全球 133 个地点的 108 位合著者合作,这些地点包括北半球和南半球的温带和热带地区。研究人员选择了一种木材,即辐射松,也称为蒙特雷松,这种木材可以在当地找到,并且在所有地点都可以买到。每个参与小组都会将木块晾干、称重,并用紧密的网状物包裹起来,只有微生物才能穿过——一半的木块底部有洞,以便白蚁可以在这里定居。研究人员对这些木块进行了长达 48 个月的监测,寻找真菌以及白蚁创造的复杂隧道和峡谷。(Zanne 说,一些外来生物——包括一条小毒蛇和一只黑寡妇蜘蛛——也偷偷溜进了松木块。)

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清理完所有垃圾后,团队将木材晾干,并重新称重,以比较随着时间的推移木材的分解程度。先前的研究表明,微生物在较温暖的条件下木材腐烂速度更快,这反映在从木块中收集的新数据中。但 Zanne 和她的同事对白蚁对温度的敏感程度感到惊讶——白蚁的反应比微生物高出四倍。

“这些数字简直就是天文数字,”赞恩说。“它们对温度升高超级敏感,这意味着温度只要稍微升高一点,它们循环木材中碳的速度就会大幅下降。”

研究中发现的一块辐射松木块,它被澳大利亚昆士兰州北部的白蚁挖洞并部分啃食。Rhiannon Dalrymple

这些新发现与之前的研究一致。2021 年《自然》杂志上的一项研究 发现昆虫枯木腐烂的速度随着温度升高而加快,热带地区的情况比寒冷地区更明显。但 Zanne 和研究作者指出,白蚁对降水也很敏感,但以一种意想不到的方式:虽然白蚁腐烂在热带环境中预计最严重,但研究小组发现,它们对热带大草原和亚热带沙漠等较干燥地区的分解有明显影响。

康涅狄格大学微生物学名誉教授肯尼斯·诺尔 (Kenneth Noll) 表示,这项研究强调了气候变化下碳循环的重要趋势,他并未参与这项研究。诺尔在给PopSci的一封电子邮件中写道:“我发现这项研究很有趣,因为它旨在填补我们对枯木分解速度的认识上的一个相当大的空白。随着地球变暖,这些储存的碳释放回大气的速度无疑会增加,因此我们必须有更好的测量方法,才能建立更好的气候模型。”

澳大利亚昆士兰州北部的食木白蚁艺术合集。原图由 Rebecca Clement 拍摄。艺术作品由 Donna Davis 创作

由于气候变化预计将使环境向更热带的条件转变,它可能会为白蚁创造更合适的栖息地并导致种群扩张。Zanne 和研究作者认为,这可能会增加它们在碳循环中作为木材分解者的作用。然而,Noll 指出,全球气温通常只会上升约两倍,这意味着全球白蚁分解的增加不会增加近七倍,因此“影响可能相对较小”。他补充说,还有待观察的是温带和寒带地区的白蚁群落将如何应对气候变化,这些地区的气温上升幅度会更高。

他还指出,研究白蚁作为甲烷(一种强大的温室气体)的来源是值得的。Zanne 同意这一观点。“白蚁就像小牛,它们通过消化系统释放甲烷,”她说。“我们还认为,它们有可能改变甲烷的释放量,而不是被锁在土壤中。所以它们可能会改变碳离开木材的方式。”

虽然科学家们正在努力研究气候变化将在未来如何取代各种生物,但 Zanne 表示,了解它将如何影响碳循环也同样重要。

她说,重要的是要考虑“世界上一些我们经常看不到的小东西的作用,比如微生物和白蚁。它们对于维护和影响我们共同居住的地球至关重要。”

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