土壤微生物可以搭上野火烟尘的顺风车，在数千公里之外沉积下来。图片来源：Darryl Dyck
森林大火正变得越来越大，烧得越来越旺，同时也越来越难以预测，并最终对动植物物种造成毁灭性打击。如今，研究人员正在分析这些大火是如何影响最小的森林生物的（包括细菌和真菌）——他们发现，一些微生物在一场猛烈的火灾后往往会茁壮成长。
日前发表在预印本服务器bioRxiv上的一项研究报告称，在加拿大西北领地和阿尔伯塔省北方针叶林发生的几场严重森林火灾后，几种细菌和真菌的种群数量都有所增加。这类研究，以及其他关于火灾特征(如烟雾)如何影响微生物分布的研究，让科学家对森林火灾如何改变微生物群落有了一个更加清晰的认识。这可以帮助他们预测一场大火过后生态系统将如何恢复。
“火灾通常不会破坏一个微生物群落——它们会改变其组成。”美国东兰辛密歇根州立大学生态系统生态学家Jessica Miesel表示。有些细菌和真菌与植物具有一种共生关系，这通常决定了一个地区的植物可以获得哪些营养物质。如果一场火灾破坏了某些微生物群落，那么依赖它们的植物可能无法在该生态系统中重建自身。
研究人员调查了森林火灾对加拿大两个省北方针叶林的细菌和真菌群落的影响。2014年，研究小组从62个地点收集了土壤样本，其中50个地点曾在1年前的火灾中受损。研究人员发现，与火灾前相比，马西菌属和节杆菌属中的几种细菌，以及青霉属和黑星孢属中的一些真菌在火灾后变得更加丰富——尤其是在那些燃烧强度较大的地方。
这项研究的合著者、威斯康星大学麦迪逊分校土壤生态学家Thea Whitman说：“我们于是开始分析有关火灾反应的生态驱动力。”
微生物通过分解有机物和为植物吸收养分做准备从而帮助维持生态系统的健康。一些种类的细菌能够分解氮和碳，而一些真菌物种生活在植物的根部，能够帮助它们的宿主吸收周围土壤中的营养和水分。
Whitman怀疑，一种细菌或真菌能够迅速繁殖，开发可利用的营养物质并在高温下生存，这是它在火灾后“大难不死”的原因之一。有些微生物则能更好地分解因火灾而发生化学变化的有机物，而另一些微生物则可能利用新开辟的生态位。
微生物利用火来开拓新领地的一种方式是搭上烟柱中的尘埃小颗粒的“顺风车”。在去年11月发表的一项研究中，莫斯科市爱达荷大学火灾生态学家Leda Kobziar和她的团队从佛罗里达州的3处人为燃烧现场，以及爱达荷州森林和实验室中焚烧的植被上采集了烟雾样本。研究人员发现，烟雾中的微生物与周围空气中的微生物是不同的。
Kobziar指出，微生物肯定是在森林大火的烟雾中被捕捉和传播的。她怀疑，在某些情况下，附着在羽状物中的富含营养的细菌可能有助于刺激遥远地区的植物生长。
但是如果植物病原体的孢子（例如导致橡树突然死亡的真菌样生物体疫霉菌）被大火吞噬，并被运送到树木健康生长的地区，则这种传播方式可能是有害的。Kobziar说，消防员和其他急救人员也可能吸入潜在的有害微生物和过敏原。
在有关森林火灾影响的讨论中，微生物常常被忽视。但在一场火灾过后，这些微小的生物往往定义了周围的景观。Miesel说：“土壤环境的一系列变化会对不同种类的微生物产生有利或不利的影响。”当整个生态系统化为灰烬后，微生物决定了生态恢复的第一步。（赵熙熙）
相关论文信息：DOI: 10.1038/d41586-019-00151-8
内容来源：中国科学报
