地球是由循环构成的。如果你回想一下高中地球科学课,你可能会记得水循环、岩石循环和氧循环,仅举几例。这些自然过程不断地回收我们星球的物质,维持着我们所知的生命赖以生存的环境。
另一个关键的例子是我们星球不断的“搅动”——养分循环。这个循环的一部分包括植物消耗土壤中的养分,食草动物消耗植物中的养分,然后通过它们的粪便和尿液将养分重新输送回土壤。而一点点粪便就能发挥很大的作用。
在最近发表在《Ecology》杂志上的一项研究中,来自史密森尼学会国家动物园和保护生物学研究所 (NZCBI) 的研究人员调查了草原的养分循环,发现土拨鼠和蚱蜢的贡献比诸如野牛和牛这样的大型草原动物还要多。
“虽然以往的研究考察了食草动物在养分循环中的作用,但不同体型食草动物之间的比较是这项研究中相对新颖的组成部分,我想了解更多关于这个主题的信息,”史密森尼学会的生态学家、该研究的资深作者Ellen Welti告诉《Popular Science》。
具体来说,Welti 和她的同事们研究了土拨鼠、蚱蜢、野牛和牛如何为蒙大拿州东北部 15 个短草草原地的草和土壤提供养分。他们发现,土拨鼠对草原的养分可利用性最有益。值得注意的是,土拨鼠聚居地(是的,它们居住的区域确实是这样称呼的)的土壤中碳和氮含量最高。当周围有更多小型食草动物——蚱蜢——时,这种浓度会增加。
“在土拨鼠聚居地上,蚱蜢的数量比草原上的任何其他地方都多,”Welti 解释说。“这里似乎存在一种互利共生关系,蚱蜢受益于土拨鼠的养分循环,并被吸引到土拨鼠聚居地高密度的植物组织养分。”
此外,土拨鼠增加了草的组织中的氮、钾和镁含量。研究人员认为这可能是由于它们的排泄物和挖掘行为,这些行为能更好地将养分整合到土壤中。至于蚱蜢,它们增加了土壤的磷含量。
为什么如此小的生物能比大的生物贡献更多?Welti 说,“虽然‘小型’食草动物在个体比较的基础上是小的,但它们通常比‘大型’食草动物多得多。就每英亩的总生物量而言,小型食草动物可能等于或大于大型食草动物。”
此外,研究人员指出,蚱蜢的生命周期可能是导致夏季中期草原植物生物量增加,然后在生长季末又下降的原因。幼小的蚱蜢被称为若虫,它们在春天孵化,并在夏末秋初长成成虫,拥有成年人的食量。这个周期与生长季末植物生物量的典型下降相吻合。另一方面,牛和野牛在夏季对植物的消耗量大体上是恒定的。
草原是一些最易受威胁的陆地环境,自欧洲人到来以来,北美洲的野牛和土拨鼠种群急剧下降。这项研究突显了草原上这些微小但最有益居民的作用,这对保护工作具有重要意义。