Hvers vegna kjöt-éta galla eru raunveruleg MVP fyrir lifun mannkyns

Það var hrekkjavaka og umræðan hafði óhjákvæmilega snúist til dauða-og kjötætandi uppvakninga. Ég var nýbúinn að klára hádegismat á rannsóknardegi þegar ég lenti í spjalli um hræbítur með nýjum samstarfsmanni mínum, Sheena Cotter .

Hræjaglímurnar (einnig þekktar sem að grafa niður bjöllur eða sexton bjöllur), sem Sheena rannsakar, eru meistarar dauðans: þær verpa í dauðum skrokkum músar eða fugla og draga ásamt lirfusænginni það niður í bein og húð í mjög stuttan tíma. Síðan dreifist nýr árgangur af bjöllum.

Ég viðurkenni að tilhugsunin um dauðar lík fylltar hrollvekjandi skriðungum var upphaflega fráhrindandi fyrir mig (sérstaklega rétt eftir hádegismat), en þá vissi ég í raun ekki mikið um ótrúlega líffræði þessara bjalla. Næstu mánuði breyttust tilfinningar mínar.



Ég rannsaka jarðveg. Flestir, þar með talið líffræðingar, líta í grundvallaratriðum á jarðveg sem dauðastað - fullan af dauðum plöntum og dýrum, sem að lokum brotna niður í bita.

En ég sé jarðveginn mjög öðruvísi: sem mjög þunn, andandi húð plánetunnar, full af mýgrútur af mismunandi, fallegum formum ósýnilegt líf - vistkerfi sem gerir lífinu kleift að endurbæta frá dauða. Hræjaglímur og jarðvegur eru svipaðir í því hvernig þeir sitja í þessu tengi milli lifandi og dauðra. Við Sheena áttum meira sameiginlegt en ég hélt í fyrstu.

einkaréttur á pokemon sword and shield gym

Hún rannsakar hvernig þessar bjöllur nota ónæmiskerfi sitt til að verja sig gegn sníkjudýrum og sjúkdómum.

Sníkjudýr eru heillandi. Til dæmis er það zombie sveppir sem grípa inn í heila maura og vinna með hegðun þeirra, eða hárormar sem fá gestgjafann sinn til að stökkva í vatn rétt áður en hárormurinn kemur fram.

Hræjar bjöllur þurfa að glíma við þráðorma, örsmáa orma sem klifra upp um opið á bjöllunni og skila banvænar bakteríur sem breytir innra með sér í næringarríka súpu sem þráðormarnir geta ræktað sig í.

En Sheena hefur sérstakan áhuga á því hvernig bjöllurnar verja börnin sín og skrokkinn sem þeir nærast á gegn örverum í jarðvegi. Jarðvegur örverur eru smásjá lífsform (aðallega bakteríur og sveppir) sem lifa í jarðvegi.

Hún og lið hennar hef fundið að bjölluforeldrarnir framleiða örverueyðandi efni sem kallast lýsósím í seytingu þeirra. Framleiðsla þessara efna hefst aðeins þegar foreldrar finna skrokk.

Dæmi um örlítið dýralíf í jarðvegi sem lifir í jarðvegi. Marco Ilardi, höfundur veitt

Þetta hafði mikinn áhuga á mér vegna þess að fólk sem rannsakar jarðveg einbeitir sér almennt að því hvernig örverur í jarðvegi hafa samskipti við plöntur, frekar en dýr.

Á síðustu tveimur áratugum höfum við byrjað að meta hversu mikilvægur jarðvegur og plöntur eru fyrir líf okkar og loftslag. En það er miklu meira í gangi hér. Ef hræjabjöllur hefðu veruleg áhrif á jarðveginn þá myndi þetta tákna stóran blindan blett í skilningi okkar á því.

Áhersla Sheena hafði á meðan alltaf verið á bjöllunum. Hún hafði ekki íhugað hvernig þessar örverueyðandi seytingar gætu haft áhrif út fyrir skrokkinn og í jarðveginum sjálfum. Það varð ljóst að með því að horfa á áhrifin á skrokkar bjöllur og dauðan skrokk á undirliggjandi jarðvegi gætum við afhjúpað nýjan drifkraft vistkerfis. Þannig að við ákváðum að vinna saman.

Við uppgötvuðum að bjöllan gæti haft mikilvægu hlutverki að gegna við að koma á stöðugleika í líffræði jarðvegs, sem er nauðsynlegt til að jarðvegskerfið eigi að virka sem kolefnisvasi og draga úr losun kolefnis í andrúmsloftinu.

Líf, dauði og jarðvegur

Þessir blindu blettir eru mikilvægir því fleiri en fjórðungur allur líffræðilegur fjölbreytileiki jarðar býr í jarðvegi.

Þessar lífverur (bakteríur, sveppir, mótmælendur , og örlítil hryggleysingjar) bera ábyrgð á því að brjóta niður dauðar lífverur og stjórna hringrás efnafræðilegra frumefna í gegnum vistkerfi. Þetta er nauðsynlegt fyrir líf á þessari plánetu.

Ef ekkert líf er í jarðveginum færast næringarefni mjög hægt í gegnum jarðveginn. Plöntur gætu ekki vaxið vel og við hefðum lítinn mat.

Endurvinnsla næringarefna í jarðveginn úr laufrusli og mykju hefur verið vel rannsakað . Réttarvísindamenn hafa einnig vandlega rannsakað stig niðurbrots stærri dýra af völdum skordýra og örvera.

En sjaldan hefur verið litið til þess sem gerist fyrir lítil spendýr og fugla, þrátt fyrir að vera miklu fleiri. Þeir eru oft rándýr hrífast eða étið og þannig fjarlægt úr kerfinu, til að skila þeim sem mygju. A nýleg rannsókn í Bandaríkjunum komist að því að á vorin og sumrin eru allt að 75% allra lítilla skrokka spendýra tryggð með hræjum.

Við höfum litla þekkingu á því hvernig hræjaglímur breyta því hvernig næringarefni eru endurunnin eða áhrif þeirra á dýrin og örverurnar sem búa í jarðveginum.

Þetta skiptir máli. Eins og við uppgötvuðum fljótlega hafa hræjaglímur djúpstæð áhrif á jarðveg og jarðvegur er miðlægur í því hvernig heil vistkerfi virkar, sem þýðir að bjöllan er miðlæg í því vistkerfi.

Þetta kemur í raun mjög á óvart, miðað við langtímaáherslu á samband plantna og jarðvegs. Og það getur einnig haft langtíma afleiðingar á hvernig heil vistkerfi virka, þar með talið loftslag.

Gröfin eða hræjaglóan. Henrik Larsson / Shutterstock.com

Við Sheena vildum einbeita okkur einmitt að þeim áhrifum sem ræktunarhringur hrognabjalla hefur á lífverur í jarðvegi. Ef hræbítur finnur skrokk og byrjar að rækta í honum losna þeir við hann á nokkrum dögum, frekar en þær margar vikur sem það myndi taka þegar þær eru ekki að verpa. Vissulega hlýtur þetta að hafa áhrif á það sem gerist í jarðveginum?

Hræjubjallan

Hræjabjöllur, eða Nicrophorus_spp , (það eru nokkrar tegundir) eru mjög sérstök skordýr: til að fjölga sér þurfa þau að finna og jarða litla mús eða fuglaskrokk. Þetta er herkúlískt verkefni.

Bjöllan getur lyktað dauða af nokkra kílómetra í burtu og þegar búið er að finna skrokk þarf að tryggja það - það eru rík verðlaun. Aðeins rúmlega 1 cm á lengd geta par af bjöllum grafið 30g mús á nokkrum klukkustundum með því að grafa jarðveginn undir henni.

Hræjabjallan, Nicrophorus vespilloides , að grafa músaskrokkinn. Sheena Cotter, höfundur veitt

er netflix með avatar síðasta airbender

Þegar búið er að grafa skrokkinn í dulmáli hans, móðir og faðir ræna það úr feldi eða fjöðrum, rúlla kjötinu sem eftir er í kúlu og smyrja það með örverueyðandi seytingu til að koma í veg fyrir að bakteríur og sveppir ráðist á það eða barn þeirra.

Bjöllurnar þekja einnig skrokkinn með sínum eigin þörmum örverum, sem hjálpa til við að melta skrokkinn, koma í veg fyrir niðurbrot af örverum úr jarðvegi og breyta lyktinni af skrokknum þannig að hann hættir að laða að keppendur eins og flugur og aðrar bjöllur.

Undirbúningur fyrir nýja fjölskyldu er stórt starf en foreldrarnir taka reglulega hlé frá skrokknum til að maka sig.

  • Konan verpir síðan eggjum sínum í nærliggjandi jarðveg
  • Tveimur dögum eftir að hræjabjöllur tryggja hræið er það tilbúið að hýsa nýja fjölskyldu sína
  • Foreldrarnir bíta gat á húðina og á þriðjudag til að hvetja nýútklökuðu lirfurnar sem eru inni til að nærast

Bjöllurnar eru frábærir foreldrar. Þeir undirbúa og viðhalda ekki aðeins skrokkinn fyrir börnin sín, heldur endurnýta þeir mat fyrir þá fyrstu dagana eftir að þeir klekjast út.

Móðirin dvelur með börnum sínum þar til þau hafa neytt skrokksins að fullu og faðirinn fer nokkrum dögum fyrr (nema hann hafi verið ekkja, en þá mun hann sjá um börnin ein).

Á um það bil viku fækka börnunum dauðri mús í bein og hár. Á þessum tímapunkti skilja fjölskyldan leiðir. Foreldrið sem eftir er kemur upp úr dulmálinu og flýgur í burtu til að fæða og finnur vonandi nýtt skrokk. Börnin grafa sig niður í jarðveginn til að púpa sig, koma fram sem fullorðnir þremur vikum síðar.

Foreldra bjöllu og afkvæmi hennar. Oliver Krueger, höfundur veitt

Hræ dauðs dýra er mjög næringarríkt, með miklu hærra hlutfall af meltanlegum próteinum en finnast í plöntum. Niðurbrot skroksins, hvort sem það er með bjöllum eða jarðvegsörverum, skilar mörgum af þessum næringarefnum í jarðveginn.

Ef það væru engar bjöllur þarna myndi þetta gerast allt eins - bakteríur, sveppir og önnur skordýr myndu tryggja þetta. En ef gröfugla verpir í skrokknum verður niðurbrot neðanjarðar.

Hræið hverfur líka mun hraðar (ein eða tvær vikur á móti nokkrar vikur með niðurbroti örverunnar eingöngu) og þannig er allri tímasetningu og dvalarstað næringarefna í jarðveginum gjörbreytt.

Vikulöng ræktunarhringur hræjaglímunnar virkar eins og mjög nákvæm klukka, með nákvæmu millibili mjög sérstakir atburðir gerast . Við gerðum okkur grein fyrir því að þetta bauð upp á frábært tækifæri og með því að rannsaka þetta ferli í smáatriðum gætum við greint jarðveginn á nokkuð sérstakan hátt.

Jarðvegur er mjög erfiður að spá fyrir og því að rannsaka. Tvær handfylli af jarðvegi sem safnað er við hliðina á annarri geta innihaldið mjög mismunandi magn lífvera, mismunandi tegundir og geta einnig verið verulega mismunandi hvað varðar grunneiginleika, svo sem jarðvegsvatn, pH og hversu mikið lífrænt efni það inniheldur.

Og við vitum mjög lítið um hvernig jarðvegur breytist með tímanum . En þessar breytingar eru mikilvægar, sérstaklega ef við viljum vita hvernig líffræðilegur fjölbreytileiki bregst við miklum truflunum eins og þurrka og flóð .

Að skilja jarðvegsferli nánar mun gera okkur kleift að vinna betur gegn jarðvegseyðingu. Dirk Ercken / Shutterstock

Carrion bjöllur framleiða sýklalyf til að vernda skrokkinn og ræktun þeirra í upphafi ræktunarferlisins. Þetta þýðir að virkni hluta eins og baktería og sveppa í jarðvegi er lokað á þekktum tímapunktum. Ef við gætum sýnt að losun sýklalyfja fylgdi breytingu á örverum, dýrum og lífrænum efnum, hefðum við sýnt að hræjabjallan er lykillinn að því hvernig efni - og svo sameindir eins og CO2- fer í gegnum vistkerfið.

Ljósdrifnar plöntur og kolefni

Jarðvistfræðingar eins og ég hafa aðallega einbeitt sér að plöntum vegna þess að mikill meirihluti efna í jarðveginum er af jurtaríkinu. Þetta efni, sem við köllum lífrænt efni, ýtir bókstaflega undir jarðvegslíf.

Íhugaðu risastórt eikartré. Það var einu sinni bara smá eik. Það varð síðan að ungplöntu, síðan pínulitlum ungplöntu, síðan ungu tré og að lokum tignarlegri eikinni fyrir framan þig.

Svo hvaðan kom lífmassi þessa eikartrés? Þetta byrjaði allt frá þessum litla eik. Augljósasta tilgátan er að hún kemur frá jarðveginum. Þegar á 17. öld, vísindamenn gert tilraunir að prófa þetta. En það gerir það ekki. Það kemur í raun úr loftinu.

Tré er að mestu leyti kolefni og vatn ásamt fullt af öðrum mikilvægum en mun sjaldgæfari þáttum. Ljóstillífun knýr plöntur, færir kolefni úr andrúmsloftinu til plöntunnar og festir kolefni í lífrænu efnin sem mynda mikið af lífmassa plantna og að lokum öllum öðrum lífverum.

Meginhluti lífmassa trésins kemur úr loftinu í kringum það. Allen Paul Photography/Shutterstock

Að lokum deyja plöntur og lífmassi þeirra endar í jarðveginum. Á meðan éta lífverur sem búa í jarðveginum þessa lífmassa í því ferli sem kallast niðurbrot. Sumt af þessu kolefni losnar aftur út í loftið með öndunarferlinu.

En góður hluti þess býr í jarðveginum í langan tíma og verður þannig bindinn. Það er deila um hvort þetta kolefni sé innlimað í efnafræðilega stöðugt form lífrænna efna, sem er klassíska kenningin eða öllu heldur, verður að varið gegn niðurbroti þökk sé ýmsum vistfræðilegum ferlum, sem er sjónarmiðið sem kemur fram.

En lykilatriðið er að við þurfum jarðveg til að vera - í jafnvægi - nettur vaskur af gróðurhúsalofttegundum eins og CO2. Losun gróðurhúsalofttegunda frá jarðvegi ætti að vera minni en það sem er föst í lífrænu efni jarðvegsins. Þetta er mikilvægur þáttur í loftslagsvandanum. Og stóra vandamálið er að vegna athafna manna getur jarðvegur verið að verða hnattrænt net uppspretta gróðurhúsalofttegunda í andrúmsloftið, frekar en vaskur.

Það er mjög lítil þekking á því hvernig inntak næringarefna og lífrænna efna úr skrokkum dýra getur haft áhrif á jarðveg og þar af leiðandi hringrásina sem tengir jarðveg við loftslag jarðar. Þess vegna vorum við sérstaklega spennt fyrir mögulegum niðurstöðum tilraunar okkar. Ef við gætum sýnt fram á að hræjaglímur breyti lífverum jarðvegs og grunneiginleikum jarðvegs, þá hefðu áhrifin á jafnvægi vistkerfa mjög mikilvæga.

Prófa hugmyndina

Til að prófa hugmyndir okkar þurftum við fyrst lifandi jarðveg, fullan af öllum bakteríum, sveppum og hryggleysingjum. Við söfnuðum ferskum jarðvegi úr eikarskógi á Norður -Írlandi, í sama búsvæði og hræjungar búa. Við bjuggum síðan til þrjár tegundir af örkosmum í plastkössum á rannsóknarstofunni, með mörgum endurtekningum af hverri gerð.

hvað á að kaupa á amazon reddit

Sú fyrsta innihélt aðeins jarðveg. Annað innihélt músaskrokk og jarðveg og þann þriðja músaskrokk, mold og par af bjöllum. Við geymdum lífríki okkar í skáp svo að bjöllurnar gætu verpað í myrkrinu. Á tilteknum tímum tókum við sýni af jarðvegi svo hægt væri að greina hann.

Við mældum gnægð og gerð sumra mikilvægustu jarðvegsdýra, lífmassa baktería og sveppa og lífrænna jarðvegs og pH. Við tókum þessi sýni í samræmi við strangan tímaáætlun um ræktunarmynstur hræsins, svo að við gætum séð hvernig virkni bjöllunnar hafði áhrif á jarðveginn og hvernig hún var frábrugðin músaskrokknum sem var ekki með neina skurðsjá.

Það var auðveldi hlutinn. Samstarfsmaður okkar Marco Ilardi, doktor frambjóðandi tók einnig þátt í rannsókninni og eyddi síðan næsta ári í að greina og magngreina öll örsmáu dýrin sem fengin voru úr tilrauninni. Hann einbeitti sér að því sem líffræðingar kalla örliða: ör vegna þess að þeir eru að hámarki einn eða tveir millimetrar á lengd og liðdýr sem gefur til kynna að þeir séu með liðfót.

Sýnishorn af dýralífi úr jarðvegi úr tilrauninni. Marco Ilardi, höfundur veitt

Má þar nefna springhala (mjög nána ættingja skordýra) og aðra liðdýr eins og maura sem nærast á sveppum og bakteríum og rándýrmaurla sem nærast á öðrum smádýrum. Þessi dýr eru mjög mikilvæg: fóðrunarstarfsemi þeirra hefur áhrif á hvernig næringarefni fara í gegnum jarðveginn. Marco þurfti að telja tugþúsundir af þessum smásjádýrum.

Við þurftum að mæla sveppi og bakteríur. Í jarðvegi eru sveppir og bakteríur að öllum líkindum mikilvægustu örverurnar vegna lífmassa þeirra og líffræðilegrar fjölbreytni og vistfræðilegra tengsla þeirra við plöntur og niðurbrot lífrænna efna.

Edith Hammer, jarðvegsfræðingur við Háskólann í Lundi , hjálpaði okkur með þetta. Hún er sérfræðingur í að mæla lífmassa örvera í jarðvegi. Þetta er ekki auðvelt starf þar sem það er svo mikið efni í jarðveginum og það er ekki auðvelt að aðgreina hina ýmsu íhluti. En það var mikilvægt að við mældum hversu margar örverur voru til staðar. Ef bjöllur framleiða sýklalyf verða þær að hafa neikvæð áhrif á bakteríur og sveppi í jarðvegi.

Við þurftum einnig að mæla grundvallareiginleika jarðvegs, sérstaklega pH og lífrænt efni, sem við gerðum með hjálp Gillian Riddell, háttsettur rannsóknartæknifræðingur við Queens's University Belfast .

Það tók rúmar tvær vikur að keyra hina eiginlegu tilraun en yfir þrjú ár að mæla allt sem við þurftum frá nokkrum kílóum af jarðvegi. Þriggja ára rannsókn til að skilja tvær vikur af lífskjörum og áhrifum þess á jarðveginn.

Jarðvegsvörn

Vinna okkar skilaði sér. Við komumst að því að bjöllan veldur miklum breytingum á gnægð sumra mikilvægra hópa jarðvegsdýra en einnig í bakteríum og sveppum. Bjöllan breytti einnig magni lífrænna efna í jarðveginum með tímanum og olli mikilvægum breytingum á sýrustigi.

Upphafleg hugsun okkar var rétt. Allar þessar breytingar eru tímasettar af lykilþrepum í ræktunarferli gröfunnar. Þetta felur í sér að bjöllan hægir á niðurbroti í jarðveginum tímabundið en flýtir fyrir sundrungu skroksins með losun næringarefna í jarðveg.

Lítil skepna með mikil áhrif. poidl/Shutterstock.com

Furðu, auka inntak fersks lífrænna efna og næringarefna í jarðveginn getur flýta fyrir niðurbroti af lífrænu efni sem þegar er til staðar í jarðveginum, sem fer einnig eftir framboði frumefna eins og köfnunarefni . Hröð niðurbrot lífrænna jarðvegs getur aukið losun lofts í andrúmsloftið.

Við mældum ekki niðurbrotstíðni, en hræjaglóan virkaði örugglega sem dempari og hægði á líffræði jarðvegs þrátt fyrir ferskt inntak frá skrokknum. Og svo er mjög líklegt að bjöllan minnkaði einnig niðurbrot lífrænna jarðvegs sem skrokkurinn einn getur valdið til lengri tíma litið.

Til dæmis, þegar bjöllan framleiðir sýklalyf, falla örverur í nærliggjandi jarðvegi og því verður niðurbrot örvera að falla. Þegar bjöllan hættir að framleiða þá fara örverurnar upp aftur.

Þegar bjöllan var ekki til staðar sáum við nettómeðaltals minnkun lífrænna jarðvegs í lok tilraunarinnar, eftir upphaflega aukningu. Með gögnum okkar gátum við ekki reiknað út heildar kolefnisjafnvægi og því eru niðurstöður okkar enn getgátur um það hvort jarðvegurinn varð uppspretta eða kolefni.

En það er staðreynd að hræjaglóar auðvelduðu niðurbrot skroksins og héldu líffræðilegri samsetningu jarðvegsins mjög svipaðri því sem við sáum í ferskum jarðvegi úr sama skógi. Þetta gerðist ekki með skrokkinn einn.

Túlkun okkar er sú að bjöllan stöðugleika líffræði jarðvegsins, þrátt fyrir skrokkinn. Stöðugleiki er nauðsynlegt vegna þess að ef jarðvegskerfið er líffræðilega stöðugt mun það líklegast virka sem kolefnisvasi og mun örugglega ekki auka skammtíma losun frá neyslu lífrænna jarðvegs þrátt fyrir hratt niðurbrot skroksins.

Eitt hræ og eitt hræbítaræktunarpar með ræktun sinni kann að virðast óverulegt. En hundruð eða þúsundir þeirra dreifðir um skóg geta skipt miklu máli hvað snertir frumefni eins og kolefni milli jarðvegs og lofthjúps. Og bjöllurnar sem við rannsökuðum, og margar aðrar tengdar henni, eru mjög ríkar í náttúrunni.

Rannsókn okkar sýnir að þessi bjalla er lykillinn að líffræðilegri jarðvegsfræði. Merkingin er sú að bjöllan stjórnar að einhverju leyti öndun vistkerfa og hringrás næringarefna með því að stjórna líffræði jarðvegsins.

besta anime 2017 til þessa

Næst þegar þú ert í skóglendi skaltu íhuga bjölluna. David Gabrić / Unsplash, FAL

Þegar ég er úti á túni og safna jarðvegi fyrir námið, er lyktin ein af mínum mestu ánægjum. Margir eru sammála: þetta er góð lykt af laufum og rigningu, ilmandi bragð af göngu í skógi á sólríkum vordögum. Þú tengir líklega ekki þessa góðu jarðvegslykt við dauðann. En það er aðeins að þakka dýrum eins og að grafa bjöllur sem þú finnur ekki lyktina af dauðanum.

Líffræðingar hugsa mikið um hvernig við getum skilgreint líf almennt. En við hugsum í raun ekki um skilgreininguna á dauða. Lífsmyndir eins og hræjaglímur og jarðvegsverur segja okkur alltaf að dauðinn sé bara örlítið skref í hringrás lífsins. Ef hrollvekjandi skriðdýr og skordýr eru skúrkar og uppvakningar náttúruheimsins, þá er kominn tími til að hlusta á það sem þeir hafa að segja okkur.