气候变化正在杀死对地球某些生态系统至关重要的土壤生物
2022-04-29   阅读:587   来源:AAAS

正如我们的皮肤是我们健康的关键一样,覆盖沙漠土壤的“皮肤”对干旱地区的生活至关重要。这种由真菌、地衣、苔藓、蓝绿藻和其他微生物组成的“生物锈菌”能保持水分,并产生其他生物可以利用的营养物质。现在,新的研究表明气候变化正在破坏皮肤的完整性。

这种“生物锈”覆盖了地球上12%的土地,因此保持它们的健康对地球的健康至关重要。格拉茨大学的生态学家Bettina Weber说,随着沙漠消失,沙漠可能会扩大。

直到20世纪80年代,很少有科学家在穿越草原、沙漠和其他旱地时,对脚下的嘎吱嘎吱声给予足够的关注。结果证明,这种爆裂声来自于数百年前的生命聚合体,这些聚合体帮助保留了仅有的少量水分,并产生了维持生命的营养物质,如氮和碳。劳伦斯伯克利国家实验室研究微生物群落的生物化学家特伦特・诺森说:“生物锈在干旱生态系统中起着关键作用。”

研究人员假设,生物锈菌中的任何东西都能吸收热量,因为它们在干燥和炎热的地方茁壮成长。但在2013年,科学家发现气候变化正在改变微生物组成生物锈。在犹他州峡谷国家公园的一片原始草地上,对这些生物进行了一项新的调查,发现了这些结壳中一些地衣隐藏的脆弱性。

自1996年以来,美国地质调查局(USGS)的研究人员每年两次前往公园草地上的12块足球场大小的地块,对地衣、苔藓、真菌、微生物以及周围植物的种类和数量进行评估。最初的目标是监测一种名为作弊草的非本土植物的传播及其对生物锈病和其他生命的影响。研究人员将他们的发现与上世纪60年代末在公园进行的一项研究结果进行了比较。韦伯说:“作者在如此长的时间里拥有这些记录,真是令人印象深刻。”。

美国地质调查局的生态学家丽贝卡・芬格・希根斯说,美国西南部正在迅速变暖,峡谷地带也不例外。过去50年的天气测量显示,这个公园的温度每十年上升0.27℃,最近的夏天特别暖和。

同时,几乎所有的地衣都在枯萎,特别是帮助将空气中的氮转化为生物体可以使用的形式的物质,芬格・希金斯和她的团队今天在美国国家科学院学报在1967年和1996年,这些固氮地衣占生物锈菌的19%,尽管这个比例逐年波动。从那以后,这个比例已经缩小到只有5%,而且没有再次增加的迹象。

研究人员还发现,在2003年以前,地衣有时会暂时下降并反弹;然而,最近它们似乎一直在下降。Finger Higgens说,生物锈病可能已经到了一个临界点,在这个临界点上,它的有机体构成发生了永久性的变化,这可能导致更多的裸露地带。“地衣的明显减少既令人印象深刻又令人震惊,”协助收集调查数据的犹他州州立大学扩展部旱地生态学家克里斯蒂娜・杨说。

当生物锈消失时,土壤变干,更有可能被吹走。一种生物锈病如果能继续存在,但地衣的数量会减少,因此能够存活的植物可能会越来越少,留下越来越多的裸露土地。Finger Higgens说,由于动物依赖于植物,而植物依赖于生物锈菌的营养,生物锈菌的丧失会对整个生态系统产生连锁效应。

风险超出了峡谷地带。根据她自己团队的研究,韦伯估计到2070年,25%到40%的生物锈迹将消失。芬格・希根斯说,会有更多的灰尘,不稳定和干燥的土壤,可能会改变这些干燥地区的生物。

目前正在努力种植生物壳并将其移植到受干扰的地方,但即使这些生物壳也可能无法产生足够的营养来维持旱地的生命。西班牙阿尔梅里亚干旱区实验站的旱地生态学家Mónica Ladrón de Guevara说:“在种植(蓝绿藻)和苔藓方面已经取得了很好的结果,但对于地衣仍然没有。”。

根据Finger Higgens的说法,现在需要的是“大规模的气候缓解战略”这可能包括减少化石燃料的使用和二氧化碳的排放等最近发布的建议联合国政府间气候变化专门委员会。“否则,”她补充道,“我们无能为力。”

   

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