实验性引进的地鼠修复圣海伦火山的土壤和植物生态有益影响持续40年

1980年，圣海伦火山的爆发摧毁了当地的生态系统，但实验性引进的地鼠对土壤和植物产生了长期的积极影响。科学家观察到，被认为是害虫的地鼠可以再生出重要的细菌和真菌，极大地帮助了植物的恢复。 40 年后的今天，这项单日实验仍在发挥作用，由于微生物群落的持续影响，某些地区的植物多样性和恢复能力大幅提高。

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。

圣海伦火山的爆发

1980 年圣海伦火山爆发时，熔岩焚烧了方圆数英里内的所有生物。为了帮助生态系统恢复，科学家们在实验中将地鼠引入了这座被烧焦的山上，时间只有 24 小时。事实证明，这一天的影响是巨大的，而且在 40 年后的今天依然明显。

科学家们假设，一旦火山灰和碎屑冷却下来，地鼠通过挖掘和扰动土壤，可以将有益的细菌和真菌带到地表，从而有可能帮助恢复植物和动物的生命。火山爆发两年后，他们对这一理论进行了验证。

加州大学河滨分校的迈克尔-艾伦解释说："它们通常被认为是害兽，但我们认为它们会带走旧的土壤，将其转移到地表，这会是他们的贡献。"

1982 年，一只地鼠和地鼠围栏附近的植物。图片来源：Michael Allen/UCR

在土壤中观察到的长期影响

他们是对的。然而，科学家们并没有预料到，这次短暂实验的影响在 2024 年的今天仍然会在土壤中显现出来。《微生物组前沿》（Frontiers in Microbiomes）最近发表的一篇论文描述了引入地鼠的区域如何在真菌和细菌群落中显示出持久的变化，这与附近从未添加地鼠的区域不同。

UCR 微生物学家迈克尔-艾伦（Michael Allen）说："20 世纪 80 年代，我们只是在测试短期反应。谁能预料到你把一只地鼠扔进去一天，40 年后还能看到残留效应？"

1983 年，艾伦和犹他州立大学的詹姆斯-麦克马洪（James McMahon）乘坐直升机来到一个地区，熔岩已经把这里的土地变成了多孔浮石的坍塌板块。当时，只有十几种植物学会在这些石板上生活。鸟类曾投下几粒种子，但所长出的幼苗却很难成活。

科学家们在两块浮石地里投放了几只当地的地鼠一天后，土地上又迸发出了新的生机。实验六年后，地鼠地块上有 4 万株植物茁壮成长。而未触及的土地大部分仍然荒芜。

2012 年，在火山爆发后曾经一片荒芜的地区，地鼠和植物茁壮成长。图片来源：Mike Allen/UCR

微生物在植物生存中的作用

这一切之所以成为可能，是因为肉眼并不总能看到。菌根真菌能渗入植物根细胞，交换养分和资源。它们可以帮助植物抵御土壤中的病原体，更重要的是，通过在贫瘠的地方提供养分，它们可以帮助植物扎根并存活下来。

"除少数杂草外，大多数植物的根系都无法有效地自行获取所需的全部养分和水分。真菌把这些东西运送给植物，并换取它们自身生长所需的碳，"艾伦说。

这项研究的第二个方面进一步强调了这些微生物对于自然灾害后植物的重新生长是多么重要。山的一侧是一片古老的森林。火山灰覆盖了树木，捕获了太阳辐射，导致松树、云杉和花旗松的针叶过热而脱落。科学家们担心针叶的脱落会导致森林崩塌。

"事实并非如此。"UCR 环境微生物学家、论文合著者艾玛-阿伦森说："这些树木有自己的菌根真菌，它们从掉落的针叶中汲取养分，帮助树木快速再生。有些地方的树木几乎立刻就回来了。并不像大家想象的那样全部枯死。"

在山的另一边，科学家们参观了一片在火山爆发前被砍伐过的森林。伐木工人砍光了几英亩的树木，因此自然没有掉落的针叶为土壤真菌提供养料。

阿伦森说："在砍伐过的区域，仍然没有什么东西生长。看着古老的森林土壤与死寂的区域相比，真是令人震惊。"

向大自然的复原力学习

研究的主要作者、康涅狄格大学真菌学家米娅-马尔兹（Mia Maltz）说，这些结果突出表明，在拯救受困生态系统方面还有很多东西需要学习。

"我们不能忽视自然界万物之间的相互依存关系，尤其是像微生物和真菌这样我们看不见的东西。"