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2023-08-17 03:35

地球上超过一半的生命是在土壤中发现的——这就是为什么土壤很重要

Springtail standing next to a moss leaf

最近的一项研究发现,土壤是地球上59%的生命的家园,从在土壤表面觅食的昆虫到依偎在土壤孔隙中的微小微生物。这一发现使土壤成为地球上最具生物多样性的栖息地。

这篇论文估计,大约有200万种节肢动物(想想昆虫和蜘蛛)栖息在土壤中——约占所有已知节肢动物物种的30%。土壤专家的种类要少得多,比如叶虫科(类似小型蚯蚓)和寡毛纲(蠕虫),分别只有770种和6000种。这可能看起来不多,但它仍然代表了这些动物群体的98%和63%。

相比之下,生活在土壤中的哺乳动物种类非常有限。只有3.8%的哺乳动物与这个栖息地有关。另一方面,85%的植物的根埋在土壤中,大约43%的线虫(微小的蠕虫)以土壤为家,或者栖息在栖息在土壤中的植物和动物体内。

然而,与微生物相比,生活在土壤中的动植物物种的数量是微不足道的。研究人员估计,令人震惊的4.3亿种(或超过50%)细菌和560万种(或90%)真菌以土壤为家。

但也许比原始数据更重要的是这种生物多样性所发挥的作用。土壤中的生命不仅有助于生产我们所吃的食物,而且在保持土壤的完整性方面也起着至关重要的作用,甚至为我们提供了新的抗生素和药物的潜在来源。

帮助植物生长

小动物,包括蚯蚓和跳虫,分解植物和其他形式的有机物质,如死去的昆虫,并将它们纳入土壤中。这个过程释放出大多数植物赖以生长的营养物质。但这并不是土壤生物帮助植物获得更多营养的唯一途径。

例如,菌根真菌(一种与植物根部一起生长的真菌)将自己嵌入植物的根部,从中提取富含能量的化合物。作为回报,真菌帮助植物扩大在土壤中的活动范围,使它们能够获得更多的营养。

其他对食物生产至关重要的物种包括固氮细菌。它们通常与豆类,如豆类和三叶草联系在一起。这些细菌将大气中的氮气转化为植物可以利用的化合物,否则这项工作只能通过人工合成来完成,需要消耗大量的能量。

把土壤粘在一起

当生物渗透土壤时,无论是通过挖洞、筑巢还是作为一种锚定自己的方式,它们都在土壤中设计了通道,并对土壤的结构做出了贡献。值得注意的例子包括白蚁重新排列土壤,为空气和水的过滤创造通道,以及根和根毛缠绕土壤。

将分解的植物材料掺入土壤也起到同样重要的作用。它有助于将土壤结合在一起,形成孔隙,保护土壤免受侵蚀,增加其储水能力。

其中一些有机物质也与土壤矿物质锁在一起,导致碳的储存。事实上,土壤的碳含量是植被的三倍,是大气的两倍。

A termite mound on the Savanna.

生物多样性增强抵御力

在许多情况下,这些功能涉及多种物种。如果条件发生变化,比如在干旱或洪水期间,多个物种执行相同的功能可以提供一个安全网。

有些物种比其他物种更能适应这些事件。当条件发生变化时,土壤中未受影响的生物可以介入,履行与那些可能受到影响的生物相同的功能——生态学家称之为“功能冗余”。这提高了生态系统(如土壤)抵御环境冲击和从环境冲击中恢复的能力。

土壤生物多样性也是新药物的关键储存库。土壤细菌产生了我们的大部分抗生素,包括链霉素、氯霉素和四环素。不幸的是,抗生素耐药性的增加使许多早期抗生素无效。然而,在不同的土壤中进行搜索正在产生有希望的新抗生素,这些抗生素有可能杀死对现有药物具有耐药性的“超级细菌”。

A soil animal eating mould.

土壤生物多样性在生产我们所吃的食物、维持土壤健康以及帮助提供从采购药品到减少洪水和干旱影响等一系列其他服务方面发挥着重要作用。为子孙后代保护土壤的重要性越来越明显。

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