动物中的“小超人”,土壤的守护者

科普博览这世界 2024-01-19 05:56:17

在自然界中,千奇百怪的动物为了生存进化出了不同的形态。体型庞大的动物依靠厚实的皮毛来抵御伤害。但体型小的动物要进行防御,仅靠叠加“盾牌”是不够的,它们必须演化出出其不意的防御方式来,比如有些动物依靠拟态,将自身与外界融为一体,让天敌难以察觉;还有些动物会依靠化学防御,也就是释放有毒的化学物质,以此来抵御外敌。

老虎和棕熊都是顶级的捕食者,厚实的皮毛为它们提供了顶级的防御(图片来源:Pixabay)

蛾蜡蝉紧贴着树皮,为了更好地模拟色彩斑驳的地衣,它们翅膀上的色彩也不尽相同。图中一共五只蛾蜡蝉,你能找出来吗?(图片来源:Veer图库)

步行虫在紧急情况下从肛门连续发射“化学炮弹”,以此来击退敌人(图片来源:Veer图库)

但在这些生物中,有一种被称为甲螨的昆虫可以说是动物界的”小超人”。研究表明,甲螨会分泌一些叫做全环毒素的物质,这些毒素与蜘蛛和蝎子的毒同源,其毒性可以引起小鼠呼吸麻痹。

但仅仅是化学防御的话,甲螨不足以被叫做动物中的“小超人”,甲螨真正依赖的是其强大的物理防御能力。甲螨的外壳由钙盐(如碳酸钙、水合草酸钙和磷酸钙等)等物质矿化形成,这些物质使甲螨的外壳无比坚硬,除此之外,甲螨还有保护腿的翼状表皮和直立刚毛。这些使得甲螨有了堪称”小超人”的生存能力。

在一个有关甲螨承重的实验中,重约420ug的甲螨承受了110.17g的重量(Sebastian Schmelzle and Nico Blüthgen)

那甲螨为什么能有这么强大的防御能力呢?这就不得不提一下捕食者们给甲螨带来的压力了。

甲螨隶属于节肢动物门、蛛形纲、蜱螨亚纲、疥螨目、甲螨亚目,是一类种类丰富,数量庞大、分布极广、食性杂多、生活习性和居住环境多样化的小型节肢动物。甲螨个体微小,体长一般在300至700微米之间。甲螨体壁不同程度的骨化与矿化,形似甲虫,因此而得名。

光学显微镜下的中华端三甲螨 Acrotritia sinensis Jacot, 1923的形态(图片来源:刘冬)

甲螨主要生活于土壤中,尤以土壤表面约5厘米的范围内最多。在土壤中有着众多的捕食者,比如蜘蛛、拟蝎、蚂蚁等,这些捕食者以土壤动物为食,尤其是数量众多的甲螨。以拟蝎为例,拟蝎可以用整肢的钳抓住甲螨,通过螯肢的挤压,将甲螨杀死,或者拟蝎将甲螨放入口器中,通过毒素来杀死甲螨。面对这些捕食者,甲螨为了生存不得不进化出更强大的物理防御能力。

拟蝎(图片来源:Veer图库)

生活在土壤中的甲螨(图片来源:Pixabay)

我怎么想起了“螨虫”

由于甲螨中也有“螨”这个字,我们可能会不由自主地想起令人厌恶的“螨虫”。

螨虫是我们生活中常见的害虫之一,它的排泄物和分泌物是一种容易让人过敏的过敏原,会使人出现过敏性皮炎、哮喘病、支气管炎、肾炎、过敏性鼻炎等疾病,给人类工作生活带来不便,严重危害身体健康。

但是,甲螨虽然也是螨类家族一员,但它们主要生活在土壤中,是一类营自由生活的螨类,对人类并没有危害性,甚至从某种角度来说还是一种益虫。

甲螨的生态功能

甲螨在土壤生态系统物质循环过程中扮演着分解者的重要角色。对于土壤中的凋落物,甲螨通过粉碎和取食活动直接参与其分解过程,在此期间,甲螨的活动也通过改变其周围物理、化学和生物群落性质而间接影响到凋落物的分解。分解后的凋落物容易下渗和淋溶,与其他土壤生物的接触面积大大增加,加速了营养物质的循环。

分解凋落物的甲螨 (图片来源:Pexels)

甲螨还通过取食活动, 将土壤中的凋落物、植物的根茎以及动物的粪便、尸体等粉碎,再通过微生物的进一步分解, 将其中的营养物质释放出来, 并与土壤混合后形成肥沃的腐殖土。无论是取食活动还是日常活动,甲螨的移动必定带动土壤颗粒移动和土壤整体面貌结构的改变,对于维持良好的土壤团粒构造、孔隙度、通气性、透水性、含水量等物理特性具有重要作用。此外,甲螨自身的分泌物与分解释放的物质对于提高土壤肥力(如 C、N、Ca 等元素含量)、调节 pH 值等土壤化学性质也有重要作用。

在螨类中,既有危害人类健康的尘螨、疥螨等,也有守护地球皮肤土壤的甲螨。对于害螨,我们应积极防治。而对于甲螨,我们应该尽力去保护,让它们能够更好的发挥土壤守护者的作用。

守护我们共同的家园(图片来源:Pexels)

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作者:常亮1 李春波1,2 刘冬1 吴东辉1

作者单位:

1. 中国科学院东北地理与农业生态研究所

2. 沈阳师范大学

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