当我们考虑白蚁时,我们可能会想到一旦它们定居并开始吃木头,就会对我们的房屋造成危险。
但事实上,仅约4% 的白蚁种类在世界范围内,这些害虫都被认为可能会在某个时候吃掉你的房子。
在自然界中,食木白蚁在温暖的热带和亚热带生态系统中发挥着广泛而重要的作用。
它们以木材为食,将必需的养分回收到土壤中,并将碳释放回大气中。
我们的新研究,今天发表于科学,首次量化了白蚁对温暖的喜爱程度。
结果令人震惊:我们发现白蚁在温暖的条件下吃枯木的速度要快得多。 例如,白蚁在温度为 30°C 的地区吃木头的速度比在温度为 20°C 的地区快七倍。
我们的研究结果还表明,白蚁在未来几十年中的作用将不断扩大,因为增加它们在地球上的潜在栖息地。
反过来,这可能会导致更多储存在枯木中的碳释放到大气中。
全球碳循环中的戴德伍德
树木在全球碳循环中发挥着重要作用。 它们通过光合作用从大气中吸收二氧化碳,大致一半的碳被纳入新的植物体中。
虽然大多数树每年高度和直径增长缓慢,一小部分死亡。 他们的遗骸随后进入枯木池。
碳在这里积聚,直到枯木变成烧毁或腐烂通过微生物(真菌和细菌)或白蚁等昆虫的消耗。
如果枯木池被快速消耗,那么储存在那里的碳将迅速释放回大气中。 但如果腐烂速度很慢,那么枯木池的大小就会增加,从而减缓大气中二氧化碳和甲烷的积累。
因此,了解腐烂枯木的生物群落的动态至关重要,因为它可以帮助科学家预测气候变化对陆地生态系统中储存的碳的影响。
这很重要,因为向大气中释放枯木碳可能会加快气候变化的速度。 储存更长时间可以减缓气候变化。
测试白蚁吃枯木的速度
科学家们普遍了解有利于微生物消耗枯木的条件。 我们通常了解他们的活动双打温度每升高 10°C。 在潮湿条件下,枯木的微生物腐烂通常也更快。
另一方面,科学家们对食枯木白蚁的全球分布以及这种分布如何响应世界不同地区的不同温度和湿度水平知之甚少。
为了更好地理解这一点,我们首先开发了一个评估白蚁消耗枯木率的协议,并在热带草原和雨林生态系统中进行了测试位于昆士兰州东北部。
我们的方法包括在土壤表面的几个位置放置一系列网状覆盖的木块。
一半的砖块上有小孔,让白蚁可以进入。 另一半则没有这样的孔,因此只有微生物才能通过网格进入这些块。
我们每六个月收集一次木块,发现覆盖有孔网的木块比没有孔的木块腐烂得更快,这意味着白蚁对这种腐烂的贡献实际上是显着的。
但是,虽然测试告诉我们昆士兰州的白蚁,但它并没有告诉我们它们在其他地方可能会做什么。
我们的下一步是联系那些可以在世界各地的研究地点部署木块协议的同事,他们热情地接受了邀请。
最终,超过 100 名合作者在遍布六大洲的各种栖息地的 130 多个地点加入了这项工作。
这种广泛的覆盖范围让我们能够评估白蚁的木材消耗率如何随气候因素(例如年平均气温和降雨量)的变化而变化。
白蚁喜欢温暖,不喜欢太多的雨水
对于只有微生物才能接触到的木块,我们证实了科学家已经知道的事情? 年平均气温每升高 10°C,各个地点的衰减率大约翻倍。
当年降雨量较高的地区(例如昆士兰州的雨林)时,腐烂率会进一步增加。
对于白蚁的木块,我们观察到腐烂率和温度之间存在更陡峭的关系? 在温度高 10°C 的地点,枯木的腐烂速度通常比其他地方快近七倍。
结合上下文来看,白蚁活动意味着澳大利亚北部边缘热带达尔文附近的木块腐烂速度比温带塔斯马尼亚的木块腐烂速度快十倍以上。
我们的分析还表明,在年平均降雨量低至中等的温暖地区,白蚁对木块的消耗量最高。
例如,南非亚热带沙漠中的白蚁腐烂速度是波多黎各热带雨林中的五倍。
这可能是因为在干旱时期,安全的白蚁能够在土丘中获取土壤深处的水,而水涝会限制它们寻找枯木的能力。
白蚁和气候变化
我们的结果综合在一个模型中,以预测白蚁对枯木的消耗可能如何因气候变化而在全球范围内发生变化。
在未来几十年里,我们预计白蚁活动将会更加频繁,因为气候变化预测显示合适的白蚁栖息地将扩大到赤道以北和以南。
这意味着通过枯木池的碳循环将变得更快,将树木固定的二氧化碳返回到大气中,这可能会限制这些生态系统中的碳储存。
减少陆地上储存的碳量可以启动反馈循环,加速气候变化的速度。
我们早就知道,人为造成的气候变化将有利于少数赢家,但也会留下许多输家。
看起来不起眼的白蚁很可能是这样的赢家,即将在其主要栖息地经历一次重大的全球扩张。
亚历山大·奇斯曼,高级研究员,詹姆斯库克大学;艾米·赞恩,生物学教授和热带生态学 Aresty 主席,迈阿密大学, 和卢卡斯·塞尔努萨克,副教授,植物生理学,詹姆斯库克大学