蚂蚁可能在地球碳循环中发挥重要作用
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大多数人认为蚂蚁只是生活在地表的生物,它们会出现在野餐地点,引起人们的烦恼,还会偷吃厨房里的食物。

然而,土壤之下的情况则完全不同。在土壤深处,蚂蚁正在进行着一些研究人员最近才开始大规模测量的活动。

大量的碳

地球上任何时候都大约有20千万亿只蚂蚁在爬行。这使得它们的生物量相当于人类所有生物量总和的五分之一。

它们建造、挖掘、搬运树叶、种子、死虫,跨越相当大的差异。

由西北农林科技大学的王明达和范立超领导的一项新的全球分析,研究了所有这些活动如何重塑我们脚下的土地。

该团队与德国和瑞典的合作者一起,从 136 项独立研究中收集了 2232 项测量数据。

数据涵盖了沙漠、湿地、农田、森林和草原等多种地貌。

碳向两个方向流动

与蚂蚁未触及的附近土壤相比,蚁巢周围的土壤有机碳含量高出22%。这些蚁巢释放的二氧化碳也高出84%。

蚂蚁在向土壤中储存碳的同时,也向空气中释放了更多的碳。

正是这两种气流之间的平衡,使得它们在气候难题中的作用如此棘手。

无数微小肺叶的总和

额外产生的二氧化碳中,大约有一半(52%)来自蚂蚁自身,仅仅是它们呼吸产生的。

研究团队在研究过程中对比了两种实验方法。首先,实地研究测量了从活鸟巢中漂浮起来的所有物质。

其次,实验室研究将同样的蚁巢土壤带回实验台上,去掉蚂蚁,然后测量土壤本身释放出的物质。

田间蚁巢的二氧化碳含量增加了123%。仅采集的土壤样本也显示出55%的增幅。这一差异直接来源于蚂蚁呼出的氧气。

一个蚁群可以容纳数万只工蚁。研究人员长期以来一直怀疑蚂蚁呼吸是蚁巢排放物的重要来源。

然而,直到这项分析才对如此多的物种和生态系统进行了量化。

菌群改变碳储存

并非每个鸟巢都具有相同的作用。在最干旱、最贫瘠的土壤中,鸟巢对碳储存的相对影响最大。

在干旱地区,蚂蚁使土壤碳含量增加了 44%。在较湿润的地区,这一增幅下降到 12%。

沙漠土壤的增幅最为显著,达到了74%,远远超过草原、森林和农田。令人惊讶的是,湿地的土壤面积仅略有减少。

稀缺性可以解释很多问题。在干旱贫瘠、几乎没有任何资源的土地上,一群蚂蚁将树叶和种子搬运到同一个地方,很可能就创造了一片小小的绿洲。

在碳排放量已经很高的茂密森林中,同样的运输活动几乎不会对环境造成任何影响。

研究人员指出,这种机制是推断出来的,而不是直接观察到的,但这种模式在不同的生态系统中都保持一致。

地下化学成分的变化

蚂蚁的种类与气候同样重要。研究人员早就怀疑这一点,但直到现在,还没有人在全球范围内对各种蚂蚁进行排名。

蚁属(Formica)、费氏蚁属(Pheidole)和收获蚁属(Pogonomyrmex)在温带和干旱地区都很常见,它们往往会推高碳储存和排放量。

其他属的影响微乎其微。亚科也很重要,因为蚁亚科的巢穴平均排放的二氧化碳量是切叶蚁亚科巢穴的1.7倍。

饮食习惯进一步拉开了这种差异。那些为了获取蚜虫分泌的糖分或种子而养殖蚜虫的蚂蚁,会堆积相对容易分解的植物材料。

这为土壤微生物提供了养分,并为生态系统中丰富的储存和排放过程提供了动力。

捕食性蚂蚁会堆积富含氮的动物残骸,从而改变土壤的化学成分。

真菌种植物种的土堆能容纳的碳较少,因为它们大多是从地下深处挖出来的底土堆。

房屋建造的作用

蚂蚁筑巢的位置也会影响土壤碳含量。由植物残骸堆积多年形成的地上巢穴使土壤碳含量增加了36%。

地下巢穴会将有机物更深地埋入土壤中。矿物堆通常影响不大,甚至略有负面影响,因为它们主要由地下的泥土构成。

温度可能会改变流体流动。

气候是所有这些数据的基础。温度和降雨量决定了哪些蚂蚁物种生活在哪里,它们吃什么,以及如何建造蚁巢。

全球变暖已经迫使蚂蚁迁徙到湿地、寒冷地区和实行少耕农业的农场,预计未来几十年它们的数量还将继续攀升。

拼图碎片仍然缺失。

尽管非洲、南美洲和澳大利亚拥有极其丰富的蚂蚁多样性,但对这些地区的蚂蚁研究仍然严重不足。

该分析中的每一项测量都记录了碳储存或排放,但从未在同一地点同时进行过测量。

这一差距意味着,现有数据还无法全面揭示蚂蚁的生存状况。

蚂蚁的地下影响

构建全球碳模型的土壤科学家大多将蚂蚁视为一个无关紧要的小细节。

这项研究表明,鸟巢需要在账簿上拥有自己的一席之地,尤其是在干旱地区。

对于气候预测而言,实际问题是蚂蚁是碳的净汇还是净源。

然而,这种大多数人避之不及的生物,却以值得认真对待的速度将碳引入和排出土壤。

随着气温升高,蚂蚁种群不断扩张到新的生态系统,由此产生的碳排放后果也可能随之加剧。

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xuanzhang
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