白蚁对于生态环境具有重要影响
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  白蚁对于生态环境具有重要影响 (图)

来源:科学新闻杂志、中国科学报  发布时间: 2017-09-02 作者:

  

    Truman Young仍然记得,十几年前,他跟同事第一次在空中看到非洲的旱地景观时的惊讶心情。金合欢树和丛生禾草似乎杂乱地分布在陆地上,而白蚁丘也分散在肯尼亚中部的农场—野外台站附近。但2003年拍摄的卫星图片显示,这些类似圆点花纹的土丘相隔距离足够远,以避免发生领土战争。更令人吃惊的是,一张对叶绿素敏感的卫星图片揭示,白蚁丘也是植物生长热点。

    美国加州大学戴维斯分校生态学家Young回忆道,这张照片“改变了我们思考有关是什么塑造了这片土地的问题的方式”。数十年来,多亏美国国家科学基金会的资助,他和同事进行了肯尼亚长期围地实验(KLEE)。该项目圈了一片4公顷的土地,以评估大象、牛和其他食草动物对热带草原的影响。但在研究过卫星图片后,Young忽然意识到,白蚁也应被添加到研究列表中。

    “我们都倾向于认为大型哺乳动物是热带草原上发生的事情的主要驱动者。但我们看到的白蚁丘越多,它们就越可能正在驱动事态的发展。”普林斯顿大学生态学家Robert Pringle说。通过建模白蚁、降雨量、土壤和植物间的互动,Pringle研究小组推断,白蚁丘是对阵气候变化的一个保险策略,保护其上的植被免受水荒困扰。

    荷兰阿姆斯特丹大学理论生物学家Jef Huisman认为这些结论显示,“白蚁丘在干旱陆地景观中起到十分重要的作用”。该研究还质疑了土地管理者能否基于陆地航测图预测正在逼近的荒漠化。“我们不应该盲目采用简单模型所得出的预警信号。”Huisman说。

    非洲的原住居民很早就意识到白蚁丘上的土壤比一般土壤更肥沃,且利于农作物生长。例如,白蚁能通过建造洞群改变土壤剖面。在一些地方,白蚁会向过于沙化的土壤中添加黏土,使其便于筑巢。在穆帕拉,它们会用沙土让过于黏硬的土地变软,从而能更容易地挖掘隧道。

    “在这两种情况下,白蚁让土地变得更好。”Young说。因此,植物也更易于在这种土壤上生长。另外,这些挖掘工作还能帮助土丘更好地保持水分。“在一年中适当的时候,这些白蚁丘全部是绿色的,而其余的植被则是棕色的。”

    即便热带草原的标志金合欢树也能从中受益。它们无法在白蚁丘上生长,但佛罗里达大学生态学家Todd Palmer发现,生长在白蚁丘附近的金合欢树氮浓度更高,也更容易结出果实。

    总之,白蚁丘产生了“营养岛”,能维持其他动物的生存。10多年前,Palmer就注意到,沿白蚁丘边缘生活的蚁群规模最大。原因是,由于植物茂盛,这些土丘供养着更多能被蚂蚁捕食的昆虫。“这些土丘就像热带草原的超级市场。”Palmer说,白蚁丘同时也吸引了斑马、水牛、大羚羊等食草动物。

    通过诱捕白蚁丘附近的飞行和爬行昆虫,追踪以昆虫为食的蜘蛛的后代,以及计算壁虎的数量,Pringle、Palmer及其同事发现,所有这些在白蚁丘附近的生物都更大、更多和更高产。此外,计算机模型研究显示,白蚁丘的整齐间距通过使动物需要到达最近土丘的平均距离最小化,从而提高了有利效果。

    从而Pringle与普林斯顿大学理论生态学家Corina Tarnita合作进行的最新白蚁研究,检验了一个已被广泛接受的理论,干旱土地上的植被会按照一定间距分块生长,不像湿润地区那样形成成片的草坪。原因是每种植物的根都能改变土壤,帮助凝聚水分和减缓其蒸发。当环境更干旱时,植被丛间的距离将扩展。而且,该理论预测,“如果将水分降低到足够小,你将面临变成沙漠的悲剧性转变。”Pringle说。结果是,植被簇的出现可能是生态系统陷入危险的信号。  

    考虑到穆帕拉的干旱气候,Tarnita希望能看到指示性的植被簇。但无论她和Pringle多么辛苦地寻找,他们都没有在白蚁丘发现这样的植被分布模式。之后,他们访问了其他研究人员为调查不同放牧物种如何影响植物再生,而用火烧过的一片区域。这片区域只有短而硬的地表植被,他们用钓竿将一台照相机挂在10米高的空中,图片显示,在白蚁丘地区,新生长的植被形成了成片的草坪。

    为了研究白蚁丘如何塑造这些植被生长模型,该研究小组开始求助于数学模型,这些模型之前暗示植被簇是荒漠化的“排头兵”。这些模型通常将土壤视为均一的,但Tarnita进行了修改,添加了营养岛。

    Tarnita和现就职于英国斯特拉斯克莱德大学的Juan Bonachela还为该模型添加了不同的降雨量。结果发现,在干旱条件下,白蚁丘上的植被仍能存活,尽管减少了30%。这暗示白蚁丘重塑的土壤能减缓植被的丧失。而且,白蚁丘上存活下来的植被有助于整个地区植被的再生。同时,在穆帕拉进行的白蚁研究仍在继续。研究人员正在检测白蚁对减缓陆地景观退化的额外作用。