社交账号登录

社交账号登录

0/34

上传头像

拖拽或者缩放虚线框,生成自己满意的头像

头像

预览

忘记密码

设置新密码

文化

蚯蚓入侵地球北端森林,这告诉我们哪些气候变化的信息?

Alanna Mitchell2019-05-22 12:36:03

“即便蚯蚓很小,单独来看似乎不会构成威胁,但考虑到它们数量庞大,由此会形成非常重要的生物体,它们可能有益,也可能有害”

本文只能在《好奇心日报》发布,即使我们允许了也不许转载*

辛迪·肖(Cindy Shaw)是加拿大林务局(Canadian Forest Service)的一名碳研究科学家,北方森林(boreal forest)是她的研究领域。它是位于地球最北端的环状森林带,形状就像是环绕着秃顶的一圈头发。

几年前,肖在阿尔伯塔省(Alberta)北部研究的是石油和天然气开采活动后的林床(forest floor)恢复状况。期间,她发现了一种以前从未见过的生物:蚯蚓。

“太令我吃惊了,”她说。“在研究第一块地时,我们就发现了大量可证明有蚯蚓活动的证据。”

北美洲北部地区的原生蚯蚓在 1 万年前的冰川期(ice age)就已经完全消失了,现在入侵当地的蚯蚓来自南欧。它们是冰川期的幸存者,在几个世纪前被欧洲殖民者带来美洲。现在,这些蚯蚓正在以各种方式加速扩散到北部的森林地区,比如公路运输、伐木和石油开采活动、附着在轮胎纹路或船上、被垂钓者或园丁带到北方。

当蚯蚓进食时,它们会把储存在林床里的大部分碳释放到空气中。气候科学家对此感到忧心忡忡。

“蚯蚓是否是影响碳平衡的一大因素,这一点还尚无定论,”大不列颠哥伦比亚省维多利亚市加拿大林务局的研究人员维尔纳·库尔兹(Werner Kurz)在电邮中写道。他担心的是,日益增多的外来蚯蚓——除了北美,北欧和俄罗斯也出现了类似的情况——可能会把现在是强力吸碳地的北方森林变成一个排碳口。

这也是北方森林面临的一大新威胁。科学家目前尚不清楚如何计算蚯蚓引发的碳效应,也不知这种效应会何时出现。

“这会让碳动态和我们的研究方式发生很大的变化,”肖说道。“我们还没有真正了解变化的速度和程度。”

碳和蚯蚓之间的关系颇为复杂。蚯蚓深受园丁的喜爱,因为它们能够分解土壤里的有机物,释放其中的养分,从而让植物和树木长得更快并把碳固定在生物组织里。某些外来蚯蚓还能钻进矿质土壤里促进固碳。

但是,当蚯蚓加速分解时,同样也会向空气中排放二氧化碳。随着蚯蚓入侵越来越多的地区,它们最终会向空气中排放更多的碳,还是减少碳排放呢?

这一问题引起了英格丽德·M·卢伯斯(Ingrid M. Lubbers)的关注。她是荷兰瓦格宁根大学(Wageningen University)的一位土壤研究人员。2013 年,她在《自然气候变化》(Nature Climate Change)杂志上发表的一篇论文里首次使用了“蚯蚓困境”(earthworm dilemma)的说法。

“有很多原因促使我们需要深入了解各个系统,这(指“蚯蚓困境”)只是众多原因之一,”卢伯斯曾在接受采访时说道。“因为这可能会加剧气候变化和让温度升高。”

北方带(boreal)是一个特殊的区域。在比较温暖的地方,典型的林床由矿质土壤和有机土壤混合而成。北方森林的林床成分则有所不同,那里有很厚一层由腐叶、苔藓和掉在矿质土壤表层的木头组成的枯枝落叶层。

土壤科学家曾经认为,温度较冷会降低土壤的转化能力;但现在他们想知道,这是否与当地没有蚯蚓有关。

北方带土壤里的大部分碳都储存在松软的枯枝落叶层里。而事实证明,北美洲北部的大多数外来蚯蚓都喜欢吞食落叶,它们生活在地表并释放碳。

艾琳·K·卡梅隆(Erin K. Cameron)是新斯科舍省哈利法克斯圣玛丽大学(Saint Mary’s University)的环境科学家,她在研究北方带的外来蚯蚓时发现,阿尔伯塔省有 99.8% 的蚯蚓都属于八毛枝蚓(Dendrobaena octaedra)——这是一种会进食落叶但不钻进土壤的外来蚯蚓。

2015 年,卡梅隆通过计算机模型研究了枯枝落叶层随时间推移会发生的变化,并发表了一些研究结果。“透过我们的模型来看,林床的储碳量在前 40 年里减少了 50% 到 94%,”她说。这些碳不再被固定隔绝起来,而是全都进入了大气中。

不仅如此,在 2009 年的一份研究中,她通过计算发现,阿尔伯塔省东北部有 9% 的森林已经被蚯蚓占领,到 2049 年,一半的区域都将有蚯蚓出没。

加拿大林务局的科学家肖发现,在她研究的阿尔伯塔省北部的土壤中,35% 到 40% 都有蚯蚓。本来厚度超过一英尺(约合 30 厘米)的枯枝落叶层现在不仅变薄了,还有被蚯蚓翻搅过的痕迹。

如果卡梅隆的计算得到证实,那么就意味着作为低等生物的蚯蚓会向大气中排放更多的碳,进而改变地球的碳平衡。

北方森林是地球碳循环的重要组成部分。埃德蒙顿阿尔伯塔大学(University of Alberta)的土壤生物化学家西尔薇·基多(Sylvie Quideau)表示,通过空气、土壤和海洋循环的碳,至少有五分之一会经过北方带。尽管现在北方带从大气中吸收的碳比排放的更多,但这一状况正在发生改变。

大不列颠哥伦比亚省的森林研究人员库尔兹认为,一方面,气温上升会延长植物的生长期,树木能够长得更高大和储存更多碳。但是,温度的上升也会让永冻层融化并且增加森林大火的数量,因此向大气中排放更多碳。

总的来说,他认为蚯蚓是推动北方带变成全球碳源地的其中一个因素——就算可能不是主要因素。

明尼苏达州北部的北方森林也已渐渐被蚯蚓入侵。阿德里安·瓦克特(Adrian Wackett)在明尼苏达大学(University of Minnesota)圣保罗校区攻读硕士学位,主要研究北美洲和欧洲北方森林地区的蚯蚓。他认为,蚯蚓不仅已经改变了枯枝落叶层的厚度,也在改变森林里的植物种类。

皇后杓兰(明尼苏达州州花)、蕨类植物、兰花和针叶幼树等本土植物都需要依赖厚厚的枯枝落叶层生存。

但当蚯蚓吃掉落叶层后,欧洲沙棘和草类等外来植物就会茁壮成长,从而抑制本土植物的生长。瓦克特认为,随着全球气候变暖,这一过程可能正在慢慢将明尼苏达州的北方森林变成大草原。

“即便蚯蚓很小,单独来看似乎不会构成威胁,但考虑到它们数量庞大,由此会形成非常重要的生物体,它们可能有益,也可能有害,”瓦克特说道。

去年夏天,瓦克特及其导师、土壤科学家柳景秀(Kyungsoo Yoo,音译)发现,外来蚯蚓也已扩散到阿拉斯加的部分北方森林,包括基奈国家野生动物保护区(Kenai National Wildlife Refuge)。

在受到严重影响的地区,地下蚯蚓的生物量是同地区驼鹿的 500 倍。就算蚯蚓较少的地区,它们的生物量也和驼鹿相当。驼鹿是生活在阿拉斯加的主要生物。

柳景秀还发现,北方带的永冻层边缘也出现了蚯蚓,而这一点不禁令人感到恐惧。科学家在做气候变化建模时,永冻层的融化速度及其碳排放速度是两大重要考虑因素。

最令他担忧的是,蚯蚓还在进一步向北方和向永冻层扩散。“单就我们在明尼苏达州、新英格兰地区和加拿大部分区域的调查来看,它们产生的影响可能相当具有破坏性,” 柳景秀说。

目前还没有方法根除北方森林里的蚯蚓;它们正在造成永久性的影响。不过,由于蚯蚓的扩散速度每年不到 30 英尺(约合 9 米),因此瓦克特认为,教育人们不要把蚯蚓带到尚未受影响的森林地区,将有助于保护当地远离蚯蚓。

正当科学家在研究蚯蚓造成的影响时,他们还发现了一个新的外来物种:亚洲蚯蚓,这种蚯蚓正在入侵魁北克和安大略南部。

“我不确定这是否会影响碳排放,但它们正在大举入侵,而且看上去似乎比欧洲蚯蚓更具竞争力,”卡梅隆说道。“这是我们即将面对的另一个问题。”


翻译:熊猫译社 Emily

题图版权:Cristina Gonzalez Sevilleja

© 2019 THE NEW YORK TIMES

喜欢这篇文章?去 App 商店搜 好奇心日报 ,每天看点不一样的。