每个物种都生活在不同土层上,形成生物圈。
“一花一世界,一叶一菩提。”即使一粒土中,也藏着大千世界——植物、动物、微生物正在其中角力。惊蛰已过,春分将来。藏在地下的小生命都欣然苏醒,花园里、野地里,抓一把土,你手中就可能有成千上万种不同的生物。
土壤生物的世界,可比我们想象的热闹多了,层层生物链,每种生物都竭尽所能,共创和谐的地下秘密花园。
一抔土,有上亿种生命形式
阳春三月,花红柳绿,一场春雨过后,当你在花园里翻土,准备种点啥时,无数蠕虫和难以名状的生物为了活命仓皇出逃。它们看上去微不足道、令人生厌,实际上,连同细菌和其他各种看不见的微生物,它们才是地球生命的中心。正是这些微不足道的小生命,促进了能量流动和物质循环,世界才如此丰富多彩。
土壤犹如地球的皮肤,至少有1/4的生物蕴藏其中,仅在一抔泥土中,研究人员就统计出1亿种生命形式,属于5000多个分类单元。这些地下居民包括微生物和真菌,铅笔尖大小的跳虫(弹尾虫)和螨虫,还有蜈蚣、蛞蝓和蚯蚓。
迄今为止,人们已发现和研究了约60000种真菌——蘑菇、锈菌、霉菌等。据估计,地球上实际有150万种真菌。线虫(俗称蛔虫)人丁兴旺,是土壤里最多的动物之一。然而,真菌和蛔虫又不敌比它们更小的微生物。捏一小撮泥土,大约一克重,里面就有数以百万计的细菌,有几千个品种。
据统计,在世界上所有的动物中,有三分之二是昆虫,其中95%的昆虫与土壤休戚相关。如此众多的昆虫种族,使沉寂的土壤层充满了活力。
昆虫为了适应土壤环境,有发达的产卵器官以及强有力的足。比如直翅目的蟋蟀,它的产卵器像把剑,可以直刺土中产卵。虽然不少土壤昆虫危害作物,但论及功过,不能绝对论断。它们取食、排泄、挖掘、钻行等活动,使土壤变得疏松、有肥力,又可使土壤具有通气性和透水性,有助于植物生长。
科学家得出结论,如果没有土壤中生物的作用,就不可能形成真正的土壤。
地下交易网:你要的,我有
土壤里的生物并非随意杂居,真菌、细菌、蠕虫及其他小型生物,每个物种都生活在不同土层上,形成个性鲜明的小环境,即生物圈。每种生物都竭尽所能、共生互补。
真菌和树可以说是青梅竹马,当种子萌发、将幼根送入土壤中时,植株就开始向真菌发出化学信号,指引它们向根生长。
多达90%的植物与真菌形成了菌根共生关系,植物不会将入侵的菌丝当作病原菌处理,真菌在菌根中也不会无限入侵、生长。
菌根共生体系仿佛地下的交易市场,植物提供碳水化合物,真菌则献上氮、磷等营养元素。
菌根网络是森林里不可替代的重要组成,它使森林不再是简单的树的集合,而是拥有枢纽和网络的复杂系统,让森林拥有一个布满以菌根为神经网络的大脑,成为一个具有无限可能的生命共同体。如果没有真菌网络使营养物质从一棵树流向另一棵树,那么在森林阴凉处的一棵小树就离死亡不远了。
研究表明,将与真菌共生的树苗移植到森林后,存活率高达80%；若幼苗未和菌根一同移植,存活率下降到46%。
看似按兵不动的生态群落,其实也有着“腹黑”的一面:微小的真菌正在分解植物、一只胡须般大小的线虫在咀嚼这些真菌,而一只针尖大小的捕食性螨正准备扑向这些线虫……正应了那句话,“高端的猎手,总喜欢以猎物的身份出场”。
你听,它们在说些什么
土壤是一个迷宫般的复杂世界,里面既有隧道、空洞,也有树根和腐烂的凋落物。蚯蚓、蛴螬等,无时无刻不在我们脚下的土壤中翻找着食物,并发出“刺耳”的声音。
马库斯·梅德是一位声音艺术家兼声景生态学家,有一天,他一时兴起,将噪音传感器插到地里,很快传来了嘈杂声,“这些声音非常奇怪,有噔噔声、啾啾声,还有刮擦声。”梅德意识到,他正在偷听土壤里的生物对话。
如今,土壤生物声学已成为一个相对较新的研究领域。如果配备合适的传感器,一根插入泥土的金属钉就能变成一根倒置的天线,捕捉到土壤中嘈杂的声音。
每种土壤生物都有自己的音轨。咀嚼植物根部的昆虫幼虫,会在咬断食物纤维时发出短促的咔哒声。蚯蚓爬过地下“隧道”时会发出沙沙声,植物根系穿过土壤颗粒时也会发出这样的声音,但根系的移动速度比蚯蚓慢得多,节奏也更为稳定。
我们经常可以看到鸟儿歪着头在草坪上跳跃。研究人员认为,这是因为它们在倾听地下蚯蚓或昆虫幼虫的声音,并在恰当的时机啄开土壤,捕食毫无防备的猎物。
北美的木雕水龟则会利用蚯蚓对雨点振动的注意力捕食,它们在地面上跺脚,模仿雨点的声音,诱使蚯蚓爬出地面,成为一顿美餐。地下振动在发出信号的过程中发挥着关键作用。生活在地下洞穴里的鼹鼠,会用头或脚撞击隧道墙壁,与附近的其他鼹鼠交流。切叶蚁会在巢穴塌陷并被掩埋时发出噪音,吸引其他工蚁赶到现场,开始挖洞并营救同伴。
戈蕾斯是德国盖森海姆大学的景观生态学家,她研究的是蛴螬,一类以植物根系为食的甲虫幼虫。她发现,蛴螬通过摩擦自己的下颚发出“嘎吱嘎吱”的鸣声,或许是在向附近的同类发出信号。
一旦幼虫化蛹,它们就会切换到另一种制造噪音的机制,通过在蛹内旋转腹部,并撞击蛹壁发声。戈蕾斯注意到,当一只幼虫自己待着时,它很少发出鸣声；如果不止一只幼虫共用一个容器,它们就会开始“歌唱”,并且十分活跃。这些幼虫发出的鸣声可能是作为警告,让彼此远离。
大象就很擅长利用这一点,它们会发出一种低频的隆隆声,通过地面传播,从而能与远方的同伴保持联系,后者会利用脚底接收信号。蛇类主要通过下颌的传感器来接收振动信号。许多昆虫的腿上都有机械力感受器,可以接收从地面传来的振动信号。
人类“窃听”地下杂音,不仅能揭示土壤中的各种生命形式,还能了解它们的生存方式,包括如何进食或狩猎,如何通过击打、敲击、鸣唱等方式,引起对方注意。
除了为生态学家提供信息外,地下声学还可以帮助我们更好地保护环境,监控每年造成数十亿美元损失的害虫。
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