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。 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。) [相关:白蚁是自然界最令人惊叹的摩天大楼工程师] 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。” 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。” 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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