一头非洲草原象活着的时候,是草原上最忙碌的"工程师":它推倒树木、刨开土层找水、把种子随粪便撒得到处都是。这样的日子可以持续约70年。但一项研究提示,大象的生命结束后,它对环境的影响并没有随之停止——在尸体周围,微生物、植物和动物之间会依次上演一连串事件,至少持续八年。

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这项研究于10月12日发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。研究团队在南非克鲁格国家公园调查了40具大象尸体周边的土壤化学、微生物学、生物多样性以及前来取食的食草动物。这些大象死亡的时间,距采样时短的只有8天,长的接近8年。

事情的起点,是一头名叫亚历山大(Alexander)的大象。它2009年在克鲁格国家公园死去。研究合著者、南非环境观测网络生物多样性科学家戴夫·汤普森(Dave Thompson)和一位同事由此开始琢磨:这具尸体可能会怎样影响土壤和食物网?这份好奇后来变成了一项更大的调查。

分析显示出的时间线大致是这样的:

  • 最初,庞大的尸体直接压死了正下方的全部生物量,食腐动物也赶来分食,把周围清理干净。
  • 尸体向地下渗漏养分,土壤中的养分水平急剧升高。第一作者、普林斯顿大学生态学家考特尼·里德(Courtney Reed)在声明中说:"在非常新鲜的尸体点,土壤氮浓度可以比没有尸体的地点高出3000倍。这简直离谱。"
  • 养分洪流对植物并不是好事——量太大,反而有毒,会抑制生长。与此同时,土壤中的微生物活动增强,但只有少数几个物种受益。
  • 等养分浓度最终降下来,植物的表现和微生物类似:只有一些生长快速的物种占据这块极小的地盘,这一状态至少维持约八年。这些绿植营养格外丰富,吸引食草动物反复回来取食,又用自己的粪便给土地施肥。

里德在加拿大广播公司(CBC)节目《As It Happens》中对戴夫·塞格林斯说:"斑马、水牛、犀牛这些食草动物都会过来,它们专门挑这些富含氮的草吃。所以在大象死后很多年里,你确实会看到食草动物活动的一次爆发。"

这个现象在某种程度上让人联想到鲸落:鲸的尸体沉到海底,会带动一批生物聚集,在养分稀缺的深海里提供大量营养。但大象的情况不太一样——它把高浓度的养分投放在一个本就肥沃的地方,结果反而在微生物和植被层面造成了一个持续数年的"生物多样性冷点"。

研究团队推测,稀树草原可能特别容易出现这种强烈而持久的生态连锁反应。在森林或降水充沛的湿地这类更具动态的生态系统里,或者在干旱限制微生物和植物活动的沙漠里,巨型尸体的影响或许会弱一些。他们希望能在撒哈拉以南非洲检验这些想法,并将继续监测克鲁格国家公园里的尸体点位,观察土地如何继续变化。

未参与这项研究的佛罗里达大学生态学家阿曼达·苏巴卢斯基(Amanda Subalusky)对《华盛顿邮报》表示:"我们其实只是在相当近的时间里,才开始真正掌握大型动物如何塑造它们的生态系统——甚至是在它们活着的时候。对于它们的尸体所扮演的角色,我们才刚刚触及表面。"

澳大利亚迪肯大学生态学家菲利普·巴顿(Philip Barton)同样未参与研究,他对《华盛顿邮报》说:"在我们的景观中,地下到处都在发生着隐藏的过程。而这些过程对驱动生态系统的结构和功能至关重要。"

一头大象倒下之后,地面上的变化肉眼可见,地面下的化学与微生物过程却要安静得多。研究提示的正是这条地下链条:养分先杀死植物,再筛选出少数物种,然后借食草动物的反复光顾把影响延长到数年。至于这套链条在不同生态系统里会强到什么程度,还有待继续观测。