作者:伊芙·汉德利
人类活动带来的毁灭性影响——生物多样性丧失、极地冰盖融化和森林砍伐——显而易见,但我们往往忽视了对肉眼不可见物种造成的损害。微生物——真菌、病毒、细菌和无数微观生命形式的统称——是地球生命的基础,维持着从海洋、土壤到人类自身的生态系统。然而,工业化、栖息地丧失和气候变化使它们面临与大型物种相同的威胁。长期以来被大多数人忽视,直到今年9月,保护工作一直未将微生物纳入考虑,其丰度和多样性正迅速下降;如今,它们才被正式纳入国际自然保护联盟(IUCN)的保护框架,凸显了保护微生物并提高对其维持生命不可或缺作用认识的紧迫性。
雨林常被称为“地球之肺”,但蓝细菌(cyanobacteria)和微型藻类产生的氧气比所有陆地植物总和还要多。在海洋生态系统中,微生物释放氧气并吸收二氧化碳,使海洋成为重要的碳汇。它们维持着珊瑚礁——无数食物网的基础和25%海洋生物的庇护所——同时保护海岸线免受风暴侵袭。共生关系(symbiosis),即生物之间互惠互利、和谐共处的联结,将如动物黄藻(Zooxanthellae)等微生物与珊瑚紧密关联,帮助分解毒素、抵抗病原体并吸收必需营养。然而,这些微生物对气候变化引起的海洋温度上升、酸化和营养变化极为敏感,导致珊瑚白化,自1995年以来大堡礁已损失过半。
人类活动——集约化农业、农药使用、污染以及改变土壤酸度的气温上升——破坏了地下错综复杂的微生物网络。在土壤中,微生物培育营养丰富的环境,支持植物生长和发育,增强对农业至关重要的作物肥力和健康。它们在氮循环和碳循环中的作用——回收营养物质和分解有机物——支撑土壤结构,与植物建立共生关系形成“菌根网络”(mycorrhizal network)。这种贯穿地球的复杂互联构成了一个地下通信系统,促进养分和遗传物质交换,以及植物激素信号传递,使植物能够应对病原体入侵或环境变化等压力。这有助于增强病原体抵抗力和植物可塑性,以适应气候变化。然而,随着微生物多样性的丧失,这些功能逐渐衰退,从而威胁植物生物多样性和土壤肥力,进而对农业和未来粮食安全造成压力。
蓝细菌和微型藻类产生的氧气比所有陆地植物总和还要多
人类也危及自身内部的微生物多样性。随着对多样化肠道微生物群(gut microbiota)益处的认识日益增强,通过富含纤维、植物和发酵食品的饮食维持健康微生物群落的重要性已被凸显。我们的肠道为微生物提供了理想的共生环境,帮助消化、增强免疫力、减少炎症并支持心理健康。然而,加工食品和低纤维饮食的兴起打破了这种基本的共生关系,导致肠道微生物多样性和丰度急剧下降,进一步表明微生物不仅是健康生态系统的基石,也是人类健康和福祉的基础。
鉴于微生物从调节全球氧气和碳循环到支持农业和人类福祉的巨大益处,保护它们至关重要。国际自然保护联盟的新框架标志着保护这些基础物种的姗姗来迟的一步。保护工作必须优先考虑可持续和再生农业,减少土地退化和污染,并保护微生物群落繁衍生息的栖息地。提高公众对微生物、菌根网络和肠道微生物群的认识,有助于增进对其复杂性和重要性的欣赏。尽管肉眼不可见,但它们连接地球生命的宝贵作用毋庸置疑,保护它们对于维持生物多样性生态系统、农业安全以及保障人类和地球未来的健康至关重要。
图片:Lamiot(Wikimedia Commons)
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