1980年，聖海倫火山的爆發摧毀了當地的生態系統，但實驗性引進的地鼠對土壤和植物產生了長期的正面影響。科學家觀察到，被認為是害蟲的地鼠可以再生出重要的細菌和真菌，這大大幫助了植物的恢復。 40 年後的今天，這項單日實驗仍在發揮作用，由於微生物群落的持續影響，某些地區的植物多樣性和恢復能力大幅提高。

在圣海伦火山进行的一项涉及地鼠的独特实验表明，地鼠对生态恢复具有持久的益处，40 年来，植物数量显著增加，土壤健康状况持续改善。

聖海倫火山的爆發

1980 年聖海倫火山爆發時，熔岩焚燒了方圓數英里內的所有生物。 為了幫助生態系統恢復，科學家在實驗中將地鼠引入了這座被燒焦的山上，時間只有24 小時。 事實證明，這一天的影響是巨大的，而且在40 年後的今天仍然明顯。

科學家假設，一旦火山灰和碎屑冷卻下來，地鼠透過挖掘和擾動土壤，可以將有益的細菌和真菌帶到地表，從而有可能幫助恢復植物和動物的生命。 火山爆發兩年後，他們對這個理論進行了驗證。

加州大學河濱分校的邁克爾-艾倫解釋說：”它們通常被認為是害獸，但我們認為它們會帶走舊的土壤，將其轉移到地表，這會是他們的貢獻。”

1982 年，一隻地鼠和地鼠圍欄附近的植物。 圖片來源：Michael Allen/UCR

在土壤中觀察到的長期影響

他們是對的。 然而，科學家們並沒有預料到，這次短暫實驗的影響在2024 年的今天仍然會在土壤中顯現出來。 《微生物組前緣》（Frontiers in Microbiomes）最近發表的一篇論文描述了引入地鼠的區域如何在真菌和細菌群落中顯示出持久的變化，這與附近從未添加地鼠的區域不同。

UCR 微生物學家 Michael Allen）說：「20 世紀80 年代，我們只是在測試短期反應。誰能預料到你把一隻地鼠扔進去一天，40 年後還能看到殘留效應？

1983 年，艾倫和猶他州立大學的詹姆斯-麥克馬洪（James McMahon）乘坐直升機來到一個地區，熔岩已經把這裡的土地變成了多孔浮石的坍塌板塊。 當時，只有十幾種植物學會在這些石板上生活。 鳥類曾投下幾粒種子，但所長出的幼苗很難成活。

科學家們在兩塊浮石地裡投放了幾隻當地的地鼠一天後，土地上又迸發出了新的生命。 實驗六年後，地鼠地塊上有4 萬株植物茁壯成長。 而未觸及的土地大部分仍荒蕪。

2012 年，在火山爆發後曾經一片荒蕪的地區，地鼠和植物茁壯成長。 圖片來源：Mike Allen/UCR

微生物在植物生存中的作用

這一切之所以成為可能，是因為肉眼並不總是能看見。 菌根真菌能滲入植物根細胞，交換養分和資源。 它們可以幫助植物抵禦土壤中的病原體，更重要的是，透過在貧瘠的地方提供養分，它們可以幫助植物紮根並存活下來。

“除少數雜草外，大多數植物的根係都無法有效地自行獲取所需的全部養分和水分。真菌把這些東西運送給植物，並換取它們自身生長所需的碳，”艾倫說。

這項研究的第二個面向進一步強調了這些微生物對於自然災害後植物的重新生長是多麼重要。 山的一側是一片古老的森林。 火山灰覆蓋了樹木，捕獲了太陽輻射，導致松樹、雲杉和花旗鬆的針葉過熱而脫落。 科學家擔心針葉的脫落會導致森林崩塌。

“事實並非如此。”UCR 環境微生物學家、論文合著者艾瑪-阿倫森說：”這些樹木有自己的菌根真菌，它們從掉落的針葉中汲取養分，幫助樹木快速再生。有些地方的樹木幾乎立刻就回來了。

在山的另一邊，科學家們參觀了一片在火山爆發前被砍伐過的森林。 伐木工人砍光了幾英畝的樹木，因此自然沒有掉落的針葉為土壤真菌提供養分。

阿倫森說：”在砍伐過的區域，仍然沒有什麼東西生長。看著古老的森林土壤與死寂的區域相比，真是令人震驚。”

向大自然的復原力學習

研究的主要作者、康乃狄克大學真菌學家米婭-馬爾茲（Mia Maltz）說，這些結果突顯，在拯救受困生態系統方面還有很多東西需要學習。

“我們不能忽視自然界萬物之間的相互依存關係，尤其是像微生物和真菌這樣我們看不見的東西。”

DOI：10.3389/frmbi.2024.1399416

編譯自/ ScitechDaily