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蚯蚓活动可以增加森林的碳储碳量周慧敏

周慧敏    
2019年08月14日

据美国普渡大学的研究员称,他们在北美森林的落叶和土壤中发现:蚯蚓可以改变碳的化学属性,从而影响森林的储碳量。普渡大学的科学家与来自史密森学会和美国约翰霍普金斯大学的人员一起研究原先从欧洲带到北美来的蚯蚓的习性。

有的蚯蚓吃落叶和一些植物——森林里地面上的干草;还有的吃草根和土壤里的有机物质。这些物质经过蚯蚓的消化道进行分解,之后排出体外,进入土壤。

该研究小组发现,有很多蚯蚓的森林,里面的落叶和土壤有机质往往含有丰富的植物木质素,普渡大学的生物地化学家蒂莫西·菲力说,这种物质很难被细菌分解。那些含蚯蚓少的地段,其中所积累的碳就较容易分解。

总之,干草和落叶层(即含草根和土壤有机质的地表层)中的含碳量因蚯蚓活动而减少。然而,碳的化学性质却因此发生改变,难以被细菌分解而留存下来。蚯蚓以森林中的草叶为食,之后,把碳混在土壤中,逐渐增加其中的储碳量。

“如果草和落叶只停留在土壤表面,那么,经过有机物氧化过程,许多碳会进入大气中”,普渡大学的环境化学家和农艺学教授克里夫·约翰斯顿说,“但是,如果碳能附着在土壤(如粘土)上,则能留存很久。”

蚯蚓活动可能影响碳和环境的另一种情况在于森林地面上树叶及其它残留物质的厚度。单就土壤来说,一般颜色较暗,容易吸收更多阳光,就会迅速变干。颜色较浅的树叶层能适当反射太阳光,并对土壤起到保湿作用。两者都会影响到森林中土壤的温度和雪融化的时间。

“我们基本上根据这些情况确定蚯蚓在改变森林中排出二氧化碳量及影响气候变化上的作用大小。”兼任地球和大气科学系副教授的菲力说道。

该小组所研究的蚯蚓,是由早期的欧洲殖民者在船上放上土壤和沙囊带回北美的。在北美北部森林中,他们发现冰川融化后形成的地带是没有蚯蚓的。此外,蚯蚓移动速度并不太快,据估计,从冰河时代起的一万年里,它们靠自身力量仅移动了100-200千米远。

“在有些森林,比如我们的工作地明尼苏达州北部的森林,我们发现,有的地方刚刚有蚯蚓的踪影。” 菲力说,“主要是车辆从湖边经过,将人们丢弃的鱼饵(蚯即蚓)连泥土一起碾到了车胎花纹中,于是,蚯蚓就得以在森林之间迁移。”

该研究小组在近期的《地球物理学研究》上报道了他们的此项发现,该研究仍在进行中,并由国家科学机构提供所需经费。为进行此项研究,菲力,约翰斯顿和他们的合作者们一起在史密森环境研究中心的林区监测蚯蚓的活动情况。科学家们在特定地块上控制地面的枯叶量,并观察蚯蚓移动枯叶的速度。

在林中有的地方,每平方米土地上就有350多只蚯蚓。“那么多的蚯蚓,它们对森林生态系统的影响是很大的。因为,从春季到秋季它们都要大量地吃草叶之类的东西,并把这些与泥土混在一起,到年底,地面看起来就成光秃秃的了。”菲力说到。

反之,那些没有蚯蚓的地方,由于经年累月地面积了很多枯叶和有机物质,这不仅影响到种子发芽,还会使森林地面聚水及渗水能力受到牵连。

“蚯蚓从根本上改变了微生物的分解方式,”菲力说,“它们在吃植物根茎的时候,也会吃其它的有机物,这有助于营养物质在植物间的分散。”(环球科学编译 李卫霞)

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