种植入侵物种可能会加剧我们的碳问题

辐射松不知不觉地在世界各地扎根。它的原生范围仅限于加州海岸的一小部分和下加利福尼亚州沿岸的几个岛屿。如今，数百万英亩的辐射松遍布南美洲、新西兰、南非、西班牙和澳大利亚。

生长迅速的外来物种，如辐射松、金合欢和桉树，通常用于林业和碳封存工作。事实上，植树可能是应对气候变化最严重影响的重要组成部分。但《科学》杂志上的一项新研究记录了入侵物种与其环境之间的复杂相互作用，这表明为什么其中一些努力可能无法达到预期的碳储存效果。

植物、土壤生物和食草动物都会影响碳循环——碳如何在生物体、土壤、海洋和大气中的不同“池”之间移动。当我们植树进行碳封存时，目标是将大气中的部分碳转移到植物和土壤中。新西兰林肯大学的生态学家劳伦·沃勒 (Lauren Waller) 希望更好地了解入侵物种进入生态系统时发生的相互作用网络。

为了了解入侵生物如何影响其环境，沃勒和她的团队进行了一项广泛的实验。他们创建了 160 个实验生态系统——基本上是由新西兰本土植物和外来植物物种按不同比例混合而成的盆栽。一些盆栽中的土壤是从种植相同植物物种的地块中采集的，经过培养以容纳这些植物熟悉的常驻微生物，称为“家”土。其他盆栽中的土壤是“外来”土壤，来自种植实验盆栽中不存在的植物物种的地块。生态学家还在一些盆栽中接种了甲虫、蛾和蚜虫等食草无脊椎动物，同时保留了其他植物。

这项实验让我们得以一窥外来植物被引入时发生的复杂连锁反应。一般来说，无论土壤类型如何，即使有饥饿的无脊椎动物存在，非本地植物也会生长得更快。但这些无脊椎动物的存在及其对叶子的咀嚼确实会导致分解速度加快。而当这些入侵植物所处的土壤是陌生的——“外来”土壤时，微生物呼吸就会增加。这是一个三方协同作用的结果：入侵植物生长迅速，为无脊椎动物和细菌提供营养食物，进而增加它们的活动。这种组合的结果是，土壤呼吸速率加倍，因为这些花盆中的以有机物为食的微生物加倍工作，以植物残留物为食并呼出二氧化碳。“我们发现，正是这种相互作用的改变导致这些 [入侵] 植物对其环境产生不同的影响，”沃勒说。

外来植物也能改变地下微生物群落。在这项研究中，在外来植物数量较多的地块中，土壤中的共生真菌数量下降。这些真菌与植物根部形成紧密的伙伴关系，本质上是延长了它们的根系。它们还在菌丝中捕获和储存碳，防止碳被细菌快速呼吸。“当这些外来物种进入时，正常的微生物群落就会改变其组成，”爱达荷大学的微生物生态学家简·卢卡斯 (Jane Lucas) 说，她没有参与这项研究。“这可能会对我们的土壤储存碳的能力产生长期影响。”

这一发现对外来植物如何影响生态系统的碳平衡具有一定意义。虽然它们生长迅速，将空气中的碳吸收到叶子、茎和根中，但它们似乎也会引发连锁反应，导致土壤中碳的周转速度加快。土壤是陆地上最大的碳储存地——地下储存的碳比地表储存的碳多。“这项研究为我们能否成功种植[用于碳储存]提供了一个非常重要的视角，”卢卡斯说。“他们强调，地上生物量和地下碳储存不是同一个过程。”

沃勒在研究中指出，这可能对“万亿棵树”等植树项目具有重要意义。当林业工作者种植外来树种，如辐射松和金合欢时，他们可能会受益于这些快速生长的植物提供的木材来源，但它们对地球的益处可能并不大。研究表明，为气候植树需要考虑整个相互作用网络，这些相互作用决定了这些新林地将如何影响陆地和大气之间的总体碳平衡。我们可能无法仅仅通过植树来摆脱气候危机。