動物中的“小超人”,土壤的守護者
在自然界中,千奇百怪的動物爲了生存進化出了不同的形態。體型龐大的動物依靠厚實的皮毛來抵禦傷害。但體型小的動物要進行防禦,僅靠疊加“盾牌”是不夠的,它們必須演化出出其不意的防禦方式來,比如有些動物依靠擬態,將自身與外界融爲一體,讓天敵難以察覺;還有些動物會依靠化學防禦,也就是釋放有毒的化學物質,以此來抵禦外敵。
老虎和棕熊都是頂級的捕食者,厚實的皮毛爲它們提供了頂級的防禦(圖片來源:Pixabay)
蛾蠟蟬緊貼着樹皮,爲了更好地模擬色彩斑駁的地衣,它們翅膀上的色彩也不盡相同。圖中一共五隻蛾蠟蟬,你能找出來嗎?(圖片來源:Veer圖庫)
步行蟲在緊急情況下從肛門連續發射“化學炮彈”,以此來擊退敵人(圖片來源:Veer圖庫)
但在這些生物中,有一種被稱爲甲蟎的昆蟲可以說是動物界的”小超人”。研究表明,甲蟎會分泌一些叫做全環毒素的物質,這些毒素與蜘蛛和蠍子的毒同源,其毒性可以引起小鼠呼吸麻痹。
但僅僅是化學防禦的話,甲蟎不足以被叫做動物中的“小超人”,甲蟎真正依賴的是其強大的物理防禦能力。甲蟎的外殼由鈣鹽(如碳酸鈣、水合草酸鈣和磷酸鈣等)等物質礦化形成,這些物質使甲蟎的外殼無比堅硬,除此之外,甲蟎還有保護腿的翼狀表皮和直立剛毛。這些使得甲蟎有了堪稱”小超人”的生存能力。
在一個有關甲蟎承重的實驗中,重約420ug的甲蟎承受了110.17g的重量(Sebastian Schmelzle and Nico Blüthgen)
那甲蟎爲什麼能有這麼強大的防禦能力呢?這就不得不提一下捕食者們給甲蟎帶來的壓力了。
甲蟎隸屬於節肢動物門、蛛形綱、蜱蟎亞綱、疥蟎目、甲蟎亞目,是一類種類豐富,數量龐大、分佈極廣、食性雜多、生活習性和居住環境多樣化的小型節肢動物。甲蟎個體微小,體長一般在300至700微米之間。甲蟎體壁不同程度的骨化與礦化,形似甲蟲,因此而得名。
光學顯微鏡下的中華端三甲蟎 Acrotritia sinensis Jacot, 1923的形態(圖片來源:劉冬)
甲蟎主要生活於土壤中,尤以土壤表面約5釐米的範圍內最多。在土壤中有着衆多的捕食者,比如蜘蛛、擬蠍、螞蟻等,這些捕食者以土壤動物爲食,尤其是數量衆多的甲蟎。以擬蠍爲例,擬蠍可以用整肢的鉗抓住甲蟎,通過螯肢的擠壓,將甲蟎殺死,或者擬蠍將甲蟎放入口器中,通過毒素來殺死甲蟎。面對這些捕食者,甲蟎爲了生存不得不進化出更強大的物理防禦能力。
擬蠍(圖片來源:Veer圖庫)
生活在土壤中的甲蟎(圖片來源:Pixabay)
我怎麼想起了“蟎蟲”
由於甲蟎中也有“蟎”這個字,我們可能會不由自主地想起令人厭惡的“蟎蟲”。
蟎蟲是我們生活中常見的害蟲之一,它的排泄物和分泌物是一種容易讓人過敏的過敏原,會使人出現過敏性皮炎、哮喘病、支氣管炎、腎炎、過敏性鼻炎等疾病,給人類工作生活帶來不便,嚴重危害身體健康。
但是,甲蟎雖然也是蟎類家族一員,但它們主要生活在土壤中,是一類營自由生活的蟎類,對人類並沒有危害性,甚至從某種角度來說還是一種益蟲。
甲蟎的生態功能
甲蟎在土壤生態系統物質循環過程中扮演着分解者的重要角色。對於土壤中的凋落物,甲蟎通過粉碎和取食活動直接參與其分解過程,在此期間,甲蟎的活動也通過改變其周圍物理、化學和生物羣落性質而間接影響到凋落物的分解。分解後的凋落物容易下滲和淋溶,與其他土壤生物的接觸面積大大增加,加速了營養物質的循環。
分解凋落物的甲蟎 (圖片來源:Pexels)
甲蟎還通過取食活動, 將土壤中的凋落物、植物的根莖以及動物的糞便、屍體等粉碎,再通過微生物的進一步分解, 將其中的營養物質釋放出來, 並與土壤混合後形成肥沃的腐殖土。無論是取食活動還是日常活動,甲蟎的移動必定帶動土壤顆粒移動和土壤整體面貌結構的改變,對於維持良好的土壤團粒構造、孔隙度、通氣性、透水性、含水量等物理特性具有重要作用。此外,甲蟎自身的分泌物與分解釋放的物質對於提高土壤肥力(如 C、N、Ca 等元素含量)、調節 pH 值等土壤化學性質也有重要作用。
在蟎類中,既有危害人類健康的塵蟎、疥蟎等,也有守護地球皮膚土壤的甲蟎。對於害蟎,我們應積極防治。而對於甲蟎,我們應該盡力去保護,讓它們能夠更好的發揮土壤守護者的作用。
守護我們共同的家園(圖片來源:Pexels)
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作者:常亮1 李春波1,2 劉冬1 吳東輝1
作者單位:
1. 中國科學院東北地理與農業生態研究所
2. 瀋陽師範大學