第2章 地表之下【1】
- 生機:如何喂飽全世界,并保住我們的星球
- (英)喬治·蒙比奧
- 20559字
- 2023-11-29 18:46:27
這里是英格蘭中部,現在,因缺少海洋對于氣候的調節,再加上本應該在平坦土地上四處彌漫的冷空氣被一排排房屋攔住去路,它們如潮水般聚集并將一切淹沒在寒冷中,樹木也因晚霜而枯萎。這是個美麗的地方,卻不適合種植水果。
每年,我的希望都含苞待放,隨著果樹一同進入花期。但三年中有兩年都會遇到霜凍像毒氣一樣侵襲而來,花朵的雄蕊因此枯萎變黑,于是我美好的希望也就隨花朵一起凋零了。
到了秋天,果園成了天氣的晴雨表,不同品種的蘋果樹會按部就班地在不同日期開花。霜凍特別嚴重的時候,那些已經開花了的果樹也會受影響。因此我可以根據這些結了果子和沒有果子的樹,辨別出霜降何時來過。
蘋果的學名是“Malus domestica”,字面意思是“被馴服的惡魔”。這樣可愛的果樹卻有這么不搭調的名字,很可能是由于詞源上的混亂:水果在古希臘語中叫“μ?λov”或“malon”,從希臘語翻譯成拉丁語時被誤翻成“malum”,意為“邪惡”。蘋果是個極為優秀的物種,它現在已經被培育出數千種不同品種:適合做甜點的、適合拿來烹飪的、適合做蘋果酒的、適合晾曬成蘋果干的。而且這些品種的大小、形狀、顏色、氣味和味道各異且分布范圍很廣。我們在果園種了許多不同品種的蘋果樹。米勒(Miller's Seedling【2】)這個品種的蘋果在8月成熟,它有著半透明的果皮,極易在運輸過程中碰傷表皮、形成瘀傷,所以必須在摘下來后盡快吃掉。這種蘋果又甜又軟,汁水充足。相比之下,懷肯蘋果(Wyken Pippin【3】)在采摘時像木頭一樣堅硬,存放到次年1月才勉強可以食用,然后直到5月它都能保持清脆的口感。我們的果園里還種圣埃德蒙茲蘋果(St Edmund's Pippin【4】),這個品種在9月的時候果皮還像砂紙一樣干燥、散發著堅果的芳香,而等待兩周時間它就會變軟。如果你在2月的時候也想品嘗到與圣埃德蒙茲蘋果相似的味道和質地,那金褐色蘋果(Golden Russet【5】)是不二之選。要說隆冬的主角還得是阿什米德蘋果(Ashmead's Kernel【6】),它脆脆的,佐以一點點葛縷子,就是我的最愛。維爾克斯(Reverend W.Wilks【7】)品種的蘋果經過烘烤會變得像羊毛一樣蓬蓬的,入口則是順滑的白葡萄酒味道。我們在圣誕節時要烤貓頭果(Catshead【8】),那口感味道甚至會讓人誤以為是在吃杧果泥。力布斯頓蘋果(Ribston Pippin)、曼寧頓紅果(Mannington's Pearmain)、金士頓深紅果(Kingston Black)、科特納姆(Cottenham Seedling)、達美高香果(D'Arcy Spice)、歐洲很流行的佳麗果(Belle de Boskoop)、埃利斯微苦蘋果(Ellis Bitter),這些蘋果品種都是時間與空間、文化和自然交織而成的藝術品。
每棵樹茁壯成長所需的條件都有微妙的不同,也正因如此,在相同環境中有些品種會比其他的品種表現得更好。有些品種在自己的原產地表現得實在過于優異,以至于只是將它們換到同一座山的另一側種植,其結果也大抵會令人失望。就拿我們的果園來講,為了分散風險,我們挑選種植了在不同時間開花的品種,但如果天不遂人愿,遇到了糟糕的年份,果園會因為受到霜凍的反復襲擊而顆粒無收。
盡管美夢屢次落空,但并不影響我覺得果園是個美妙的地方。像我今天早上到這兒的時候,就被它的美麗震撼到了。第一批蘋果樹已經開花了:粉紅色的花蕾展露出藏在里面的淺粉色花蕊。梨樹和櫻桃樹的枝丫被白色花朵點綴,在微風中輕輕揚起頭。
我走在成排的果樹間,嗅著不同的果樹各自散發出的淡淡香氣:有些聞起來像風信子,有些像丁香,有些像瑞香花或莢蓮的味道。我可以通過這些花香來分辨出花朵是否完成了授粉:當花朵授粉完成,花朵不再需要吸引蜜蜂和食蚜蠅,就會停止散發香氣。梨花是純白色的,中間有約20個長得像小牛蹄子一樣的黑色雄蕊,不同于其他花的香氣,它通常散發著令人作嘔的鳳尾魚一般的臭味。櫻花的花瓣從樹上落下,像飄蕩在風中的羽毛。嫩綠的草地上布滿了斑駁的陰影。斑鳩在林間呼嘯而過。在距離我家只有幾百米的地方,就能擁有這么奢侈的享受,而且每年只需花費75英鎊(1英鎊≈8.22元)。
我們的果園占據了3個相鄰的地塊。自1878年起,英格蘭地方政府開始將土地分配給人們,用于種植蔬菜和水果。所以原則上來講,自從1908年以來,我們對這些土地都有合法的種植權。【9】
這項法規的頒布無意間實現了真正意義上的無政府狀態。換句話說,它創建了數千個自治社區,也被稱為公地。盡管地方政府在名義上擁有土地所有權,但實際上它們是由真正以這片土地為生的人來管理和經營的。我們所在的牛津(Oxford)的公地被分成了220塊,分配給了不同的人來耕種。這些人來自不同國家,擁有不同背景,這使得我們有機會接觸各種各樣獨特的種植經驗及知識。
但17年前,這種分配制耕地遭遇了危機,只有約1/10的地塊被用于耕作。僅存的公地社區迫切地希望有人能接手這些閑置耕地,否則政府會將其回收并作為住房用地。當我接手這兩塊半相鄰的土地時,其中一塊長滿了蜿蜒到空中高達3米的荊棘。我花了1個月的時間用灌木刀割斷它的莖干,用鋤頭砍掉根球,終于喚醒了被荊棘遮擋的美麗景色。那些已經沉睡了幾十年的草甸草、牛蒡、牛眼菊、石蠶葉婆婆納、野豌豆、矢車菊、木艾文、輪峰菊、蓍草、車前草、貓耳草和鷹嘴豆種子也隨之蘇醒。我還說服了幾個朋友加入,我們一起種了些傳統的果樹:主要是蘋果樹,還有一些李子樹、櫻桃樹和梨樹,還有1棵枸杞樹和1棵木瓜樹。
就在這些果樹剛開始有產出的時候,我離開了牛津,搬到了威爾士(Wales)。放棄這個果園是我為數不多的遺憾之一。后來我的朋友把它轉手給了其他人,他們又接著轉手給了別人。令我沒想到的是,5年后,因為家庭原因,盡管并不是很情愿,但我又回到了牛津。回來后不久,同城的一個好朋友告訴我,最近有位已經搬走的朋友送了他一個美麗的果園,我驚訝地發現那正是幾年前我所種植的那片地!他自己忙不過來,而且在他印象里我對果樹有所了解。
我終于又回來了。
現在這個占地不到1/10公頃(1公頃=10000平方米)的果園占據了我約1/2的生活。后來又有另外3個家庭加入了我們,這算是在公地中又創建了一個小型公地。每隔幾個月,我們就會相約一個日子一起勞作,在樹下一起享用午餐。在冬末和春季,我們會一起修剪蘋果樹和梨樹。每年的5月和9月,我們一起除雜草;到了6月,我們共同給果樹疏果;終于到了10月——收獲的季節,我們一起采摘并儲存起完好的果實。如果有必要的話,我們也會花一整天的時間將蘋果切碎、刮擦、壓榨、巴氏殺菌然后裝瓶,將一部分做成果汁,一部分釀成蘋果酒。【10】
我們在隆冬通過舉辦酒會來慶祝豐收。這可能并不是一種有科學依據的慶祝方式,人們用它表達希望樹木在下一個季節有良好產出的愿望。具體操作方法包括唱歌和喝蘋果酒。事實證明,果樹的收成與人們付出的努力成正比,“你越努力地慶祝,來年蘋果樹就會越努力地結果子”[1],當然這也不好說。
反正不管怎樣,慶祝完今年的收成,我們明年又要重來一遍。
到了臨近中午時分,我帶著弓鋸和長柄修枝鋸在離地面約6英尺(1英尺≈0.3米)的地方修剪樹枝。這都要感謝我們的鄰居斯圖爾特(Stewart),他因為歲數越來越大,已經沒力氣打理果樹,于是便將自己那半塊毗鄰我們果園的耕地送給了我們,再加上本來屬于我們的兩塊半,組成了完整的3個地塊。但他的老樹狀況堪憂,枝丫擁擠凌亂,要么拖到地上,要么長得太高,以至于都采收不到上面的果子。所以現在,我站在櫻桃樹上,向綴滿花朵、密集到幾乎看不見樹皮的樹枝伸出了“魔爪”。
蘋果樹和梨樹可以在冬天修剪,而核果類的水果則必須在春季或初夏樹液上升時修剪,否則會增加樹木受到潰瘍病、卷葉病或銀葉病感染的概率。但這也意味著我們要在樹上還開著花或枝頭掛著果子時進行修剪,雪白的樹枝伴著落下的花瓣掉到地上的場景通常會讓我感傷。
但我還是很喜歡修剪樹枝,因為可以隨著自己的喜好來。當完成了大致結構性的修剪后,再去處理那些微小的、細枝末節的地方,引導這棵樹長成你希望的樣子。隨著樹木的生長,它會逐漸呈現出你想要的模樣。我喜歡西班牙風格型或高腳杯型,就將樹修剪成一個大開口的杯子狀。得當的修剪也會讓每片葉子都充分享受灑下的陽光和流動的空氣,以物理手段而非化學藥劑來消滅羊毛蚜蟲和霉菌。
當我在樹上勞作時,會幻想這片土地的歷史。在給這片地翻土時,我們發現了一些工人抽的白陶煙斗的碎片,上面刻著波點、環狀和藤蔓的圖案,還能看到制造者留下的模具線和指甲印。我們還發現了破損廢棄的排水溝、一只驢蹄和一個現代品種的牡蠣殼。有時很難將這種牡蠣殼與我們翻出來的卷嘴蠣(Gryphaea)化石碎片區分開來:卷嘴蠣是一種粗糙的鉤狀侏羅紀牡蠣,也被稱為魔鬼的趾甲。在曾經海洋資源豐富的時候,即使是居住在遠離海洋的英格蘭中部的窮人也能吃上牡蠣。有一天我甚至看到了掛在繩子上面的半顆珍珠。
在這片土地被城市包圍,分配給市民之前,我們根據田間排水溝和休眠的野花種子的組合來判斷這片土地很可能是被輪流耕種的。周圍的地名中常常包含后綴-ley或-leys,這表示這些地方當時應該是臨時牧場,人們會在作物之間種植干草和牧草。牡蠣殼都集中在一個地方,這表明那里可能曾經有過一棵樹,勞工們坐在樹下吃午飯,就像我們現在那樣。我想象著他們頭戴寬檐帽子,把鐮刀撐在大橡樹的根之間的樣子。
我們也只用鐮刀割草,一方面是為了減少使用燃料,另一方面是避免傷到青蛙和田鼠。但問題是我們不懂任何割草的技巧。最初我使出吃奶的勁兒劈砍,但越使勁,草地看起來就越凌亂糟糕。直到有一天,一位名叫安吉拉(Angela)的鄰居帶著一種難以名狀的神情旁觀我割草。
安吉拉是一位80歲的來自塞爾維亞的難民,她經歷過許多苦難,但總能從生活中找到樂趣,發現人們身上的閃光點。而且她曾經是農民。我們做鄰居之后,她經常把自己種的蔬菜分享給我們,并跟我們說現在很少有人見識過真正的蔬菜,也很少有人知道該如何正確地烹飪蔬菜,但這對她來說可不成問題,她對自己種的蔬菜十分上心,懂得怎樣正確地耕種。我們時不時地也回饋她一些我們自己的種植成果:用來烤著吃的蘋果、枸杞(在巴爾干地區比在這里更受歡迎)和用來釀酒的李子。
(看著我用鐮刀劈草一段時間后)終于,她實在受不了了。
“不對!停!不是這么做的!”
她從我手中接過鐮刀,簡單掂量了一下,舉起來又稍稍放下,就好像是在與工具進行交流。
“我從小就開始干這些了,你看我給你打個樣兒。”
她將刀刃插進草叢中,然后似乎只是輕輕用力,寬闊的臀部隨著微微擺動了一下,草就齊刷刷地倒下來。接著她輕松地把整排割下來的草推了起來,留下了一片修剪完美的草坪,她將割下來的草放在一邊,并把每根枝丫都整理到位。[割草不僅指割草這個舉動,也指割下來的草。再萌草(Aftermath)是割草后長出的新草。]
現在我從櫻桃樹上往下看著地上零落的樹枝。樹上只留下了四個大的枝丫,大概在指南針的四個方位。整棵樹現在看起來光禿禿的,但我相信它會長好的。我爬下來開始整理修剪下來的枝條,這些都是能利用起來的東西。我們把粗壯的樹枝堆在門口,拿來當柴火,果木切得很整齊,燒起來有股香甜氣。我通常會在噴煙器中加入鋸末,這樣無論燒什么菜肴,都會散發出木頭特有的那種柔和深沉的味道。那些更細的樹枝會被用來為豌豆搭架,把剩下的再堆放起來。五年后,這些修剪下來的樹枝就會被分解成富含營養的干燥堆肥。我們會把堆肥撒在樹冠的滴水線周圍。【11】某一年春天,有個刺猬家族住進了我的樹枝堆里。初生的刺猬寶寶們膽子很大,對外面的世界充滿好奇心。甚至有個小家伙搖搖晃晃地走到我身邊,聞了聞我伸出的手,還試圖咬上一口。
我在威爾士居住的時候也嘗試過大量種植水果或蔬菜,但也總是被生物和氣候的限制困擾。我注意到這么多年,襲擊果園的霜凍都是毫無征兆地來到,極端的天氣(干旱和降雨)對于我們的果樹以及全英國乃至全世界很大一部分地區的影響已經變得無法忽視了。即使只是耕種這一小塊土地,我也明顯察覺到人類所面臨的困境:我們能夠種植糧食的條件已經開始發生了變化。
我把那些修剪下來的樹枝堆好,把鋸子、修枝剪和頭盔收起來。然后從棚子里拿出來另一套工具,去做一件我居然從沒做過的事。我游歷過林地和熱帶雨林、稀樹草原和草原、河流、池塘和沼澤、苔原和山頂、海岸線和淺海灘,但我從來沒有徹底地、有目的性地探索過我腳下的這片土地。
這也是我搞不懂的事情之一,為什么當我花費了半個多世紀專注于探索大自然,試圖把握住——像我相信的那樣——每一個發現野生動物和了解我周圍生態系統的機會時,我居然從沒有探索過我腳下的這片生態?為什么當我花了30年的時間來種植糧食作物,卻忽視了直接或間接提供了我們約99%熱量的物質?[2]
像大部分人一樣,我以為找到了正確的路。我們或多或少都會受到社會共識的影響,而且這種影響實際上會比我們能意識到的還要大。我們按照別人制定的路線進行思考,遵循前人已經走過的道路,看到別人看到過的,忽視他們忽視過的。我們只會為聚光燈下的少數問題進行激烈爭論,同時默契地忽視了其他問題,而且那些通常是關鍵性的問題。比如土壤,對于人類來說——那么重要,也那么未知。
在離櫻桃樹幾米遠的地方,我把鐵鍬插進草地里。我的工具都保養得很好,很鋒利,所以盡管土壤很厚實,而且里面布滿根系,但草皮還是被干凈利落地切開。我剪下一小塊草皮,挖出底下大約一千克的土壤。然后我在草地上坐下來,開始進行研究。
直到我為寫這本書開始進行研究之前,我一直認為英格蘭并不是一個適合自然主義者生活的地方。曾經生活在這兒的野生動物雖然比現今豐富得多,但這里也從來沒有過像世界其他地區,尤其是熱帶地區,擁有那么多樣化的野生動物資源,更何況現在它只有一些殘存的物種。這個國家已經失去了所有大型陸地掠食者和大部分的大型食草動物。我們的食物鏈已經殘缺不全,千瘡百孔。在這個國家的大部分地區,即使是稀缺的未開墾的土地也經常會因管理不善而被污染,根本沒什么可研究的。至少當時我是這么想的。
而現在我知道其實我著眼錯了地方。雖然土地上面的生命被壓抑殆盡,但它的地表之下擁有地球上最豐富的生態系統之一。生存在這個緯度上的土壤里的生物,比幾乎其他任何地方的都更加豐富多樣。有文獻表明,地上植物生物的多樣性和地下生物的豐富性之間可能存在反比關系。[3]【12】就拿我腳下的這片土地來說,一平方米土壤中就可能有數十萬只動物、數千個物種。很難相信這僅一平方米的土地之下會有數千個物種,我花了一些時間才接受了這個事實。
英國的土壤中的生物多樣性可能與亞馬孫熱帶雨林的生物一樣豐富,【13】但并沒有太多關于它們的研究。科學家估計,到目前為止,只有約10%生活在土壤中的小型動物被發現。[4]如此說來,在這個果園的土壤里,可能有數千種未被發現的物種,甚至有許多物種可能是這個地區獨有的:例如很難找出世界上兩個不同地區的土壤里有完全相同的微小節肢動物(小型爬行動物)。[5]至于它們之間的關系我們更是知之甚少。例如,生態學家一直對他們稱之為“甲螨之謎”的東西感到困惑。[6]這聽起來可能不像“獅身人面像之謎”那么充滿神秘感,但我覺得這也是個很吸引人的話題。甲螨是螨亞群的一個亞群,螨類隸屬于蛛形綱,蜘蛛就隸屬于這個綱目。它們體型很小,長得有些像螃蟹,乍一看很不起眼。但在一捧土壤中可能有上百種甲螨亞目動物,它們都占據著同一個生態位。生態學家通常認為單一生態位中只有單一物種,因為在一般情況下只會有一個物種通過競爭而成為其他物種的主導。在這里,卻有著數量驚人、互有關聯的動物。但它們的形狀、大小和顏色各不相同。它們共存于此,而且做著同樣的事情。這是怎么做到的呢?
達·芬奇曾經說過,我們對天體運動的了解比對地球上的土壤的了解更多。時至今日,仍是如此。
首先映入我眼簾的是一塊骨頭、一個顏色已經被沖淡的蝸牛殼、一個干巴巴的李子核和一塊藍色陶瓷碎片。經過我更仔細地觀察,進而發現了一只虱子和一只透明的小千足蟲,它的腿隨著身體而蜷曲和展開,身體兩側的紅點就像維京長船上的盾牌。還有一只栗色的蜈蚣,它的身體像一節一節火車車廂一樣依次順著軌道沖進黑暗。此外還有焦糖色的甲蟲幼蟲和半透明球團,能隱隱看到白色新月形的蝸牛胚胎。植物的幼苗穿過迷宮般的土壤基質,向陽而生。
我把這一小撮泥土過細篩子弄碎,用漏斗倒進一個裝著琴酒的試管。然后用棍子把試管架撐起來,防止它倒下,再利用太陽光來給它加熱。
然后我掰開一塊泥土,拿出四十倍放大鏡聚焦,很快我就發現這塊土壤富含的強大生命力。首先映入我眼簾的是一只在盡力躲避陽光的跳蟲:一種柔軟的橄欖色生物,圓圓的,毛茸茸的,像個迷你針織玩具。接著小生物們成群結隊地出現:有些是不到一毫米長的灰色小條;有些是小小的白色的;甚至還有一個身長三毫米的“龐然大物”,閃著灰色、粉色和藍色的光;還有某種駝背的琥珀色物種,看起來就像一小滴蜂蜜。
跳蟲盡管看起來有點像昆蟲,但它并不屬于昆蟲所屬的內口綱。當然,它們的數量同樣驚人:在一平方米的土壤里生活著至少十萬只跳蟲。它們是雄性、雌性、雌雄同體(兩性體)或孤雌生殖,這意味著它們可以通過任何方式來受孕繁殖。它們無處不在,甚至在南極洲也能找到它們的身影,并在過去的四億年里經歷了每一次滅絕事件后都得以幸存。在許多地方,都得益于它們將整個土壤中生物的食物網編織在一起。換句話說,是它們連接起了陸地上的大部分生命。但大多數人甚至不知道這種生物的存在。
當我的視線追隨著跳蟲時,一只大怪物突然出現在鏡頭里。我花了一點時間才反應過來這是一只螞蟻。我抬頭看看四周,這時才發現這是在螞蟻區(myrmecosphere)【14】的邊緣。靠近我肩膀的位置有一個大約四十厘米高的小丘,看來,黃色的草場蟻在我當初清除荊棘后就立刻開始著手建造它了。
這些蟻丘堅硬得就像是用混凝土做的一樣。當我用鶴嘴鋤清除荊棘和李子樹的根孽時,碰到了一個蟻丘的邊緣,我發覺到它是因為工具突然被卡住了,后坐力甚至把我的手都震麻了。螞蟻從底層土里面挖出黏土,和自己的唾液進行混合,制成足夠堅固的“水泥”來支撐蟻穴的拱形穹頂和多層穹頂。如果按照人類居民的比例,它們相當于建造了一座約一百米高的塔樓。完成了這個大工程后,它們帶著蚜蟲,進入地下一米左右的地窖中[7],以植物的尾根為食,并生產螞蟻居民賴以生存的蜜露。
螞蟻們可個個都是生態系統的工程師,它們的一舉一動都影響著這個區域內的所有生命。在果園里,我注意到一條石蠶狀婆婆納,一種藍色的小花,有時會選擇在蟻丘的屋頂上定居。通常在蟻穴周圍生長的草會比其他地方的草更厚、顏色更深,這是因為螞蟻會將營養物質集中在它們的摩天大樓內部和四周,不經意間也為已經習慣了生活在它們周圍的生物提供了養分。每個蟻丘的東南面都是平坦的,像太陽能電池板一樣呈一定的角度傾斜,這樣的設計可以在早晨充分吸收太陽帶來的熱量。
螞蟻還沒離開我的視線多久,一只大概一毫米長的白色甲殼類動物吸引了我的注意。我查了查,發現它是一只螞蟻潮蟲。不像它的親戚們,這種潮蟲可以生活在螞蟻這種“兇猛”的動物之間,而不會被撕裂吃掉。更令人叫絕的是,螞蟻潮蟲會用它的觸角來撫摸螞蟻并乞求食物,直到螞蟻反芻出僅供內部享用的食物顆粒。[8]黃色螞蟻幾乎是全盲的,潮蟲就是利用了這一點。它通過氣味和觸角的愛撫使螞蟻相信它是內部聯誼會里的一個饑餓成員。當然如果它偽裝暴露,螞蟻就會群起而攻之。這時,潮蟲會抬起底部的兩個角,分泌膠水噴到螞蟻的臉上,讓它們的下顎動彈不得。
接下來放大鏡里出現了一條長長的蜈蚣,像中世紀故事里描繪的可怕巨蟲。它咬斷了自己的毒牙【15】,毒液從中流過,接著以一種扭曲的姿勢滑行。相比之下,一只溫順、扁平的千足蟲媽媽,披著寬大的粉棕色重疊甲,正忙著保護她的蟲卵,就像下了蛋的農家母雞一樣樸實愜意。另外還有小小的白蚯蚓在燈光下蠕動。
又圓又粗的螨蟲無處不在。在這樣的土壤中,它們的數量甚至比跳蟲還要多:在某些地方,每平方米的螨蟲數量甚至可以達到驚人的五十萬只。[9]有些螨蟲像寄居蟹一樣,它們的腳又短又小,幾乎無法完全從甲殼中露出來,但另一些則有長長的前腿。它們顏色各異,有棕色、粉紅色、淡紫色、黃色、橙色或白色的。說起來有趣,土壤里的每種生物似乎都有一個白色版本。白色動物通常都生活在更深的地方,那里的生物大都是盲的(它們只有區分光暗的粗略能力),所以沒有必要偽裝。生物的一切進化都會消耗資源和能量,包括進化出顏色和眼睛。如果不是必要的進化行為,那么自然選擇會確保它們不做無用功。
我拿起試管在后面襯一張黑紙作背景,這樣再通過放大鏡就能夠捕捉到一些微小的白色細絲:那就是線蟲,它們被太陽的光和熱趕出土壤,爭先恐后地順著漏斗進入琴酒。線蟲也是數量龐大且對土壤食物鏈至關重要的生物。在條件適合的情況下,它們的數量可以在一天內增加十二倍。[10]
當我置身于土壤這個神秘的世界中時,明顯感覺到了自己身軀的巨大、動作的遲緩。所有土壤中的動物都討厭光,只要有光落在身上,就能看到它們敏捷地進行躲避。如果不是因為這股機敏勁兒,在這弱肉強食的環境中,它們很快就會被吃掉。我就看到過土壤里的捕食者留下的屠殺痕跡:千足蟲的空心盾、甲蟲的翼盾、空的蝸牛殼,仿佛戰后散落一地的盔甲。
接著我注意到一個看起來像日本動畫中出現的生物:它有著長長扁扁的白色身體,頭部前端和身體尾端各有兩根細觸角,這造型像一條健壯的龍或者一匹飛馬。我甚至有點希望能找到一個吉卜力動畫里的小人騎在它的背上:有了前面的鋪墊,就算是真的看到這幅場景我也不會感到驚訝了。再仔細數數我發現它有六條腿,那就不是跳蟲,我從未見過這樣的昆蟲。在查找資料后,我知道了它是一種衣魚蟲(bristletail),或者叫雙尾蟲(dipluran)。它是屬于與昆蟲或哺乳動物同等級的群體【16】【17】——在這之前我對此一無所知。我一時不敢相信居然還有這樣一種生物的存在。當然這還沒能盡數體現我的無知。
不久之后,我發現了另一種生物,起初我以為它是只小小的白色蜈蚣。現在我又找到了很多它的同伴。當我透過放大鏡仔細觀察其中一只時,注意到它只有十二對腿,不像蜈蚣那樣是有至少十五對腿,也沒有蜈蚣的那種長著尖銳彎曲下顎的盔甲型頭部,而是有著草食動物或者食腐屑生物的圓潤臉龐。后來我翻閱了一本土壤生態學的教科書,里面的一張照片給了我答案。它是一種被稱為幺蚰(symphylid)的生物,不屬于我以前遇到過的任何一科,它自己本身就是節肢動物門。【18】【19】
在生物分類中,門這個階元是很重要的。人類屬于類人猿科,即類人猿。反過來,類人猿科隸屬于靈長目,包括:猿、猴子、懶猴、眼鏡猴、叢猴和狐猴。靈長目又是哺乳綱底下的一個子集,我們一般叫哺乳動物,包括從鼩鼱到鯨的一切動物。哺乳綱又隸屬于脊索動物門,門這個階元把我們人類與鳥類、爬行動物、兩棲動物、魚類等聯系在一起。現在我找到的這種生物(據說)是自己就是一個門,一個與脊索動物平行的分組,而且可能內容更豐富,而直到今天之前我甚至都從未聽說過它。
我突然意識到,在這一小塊土壤中,我能找到的生物分類比我在塞倫蓋蒂(Serengeti)或任何其他生態系統中看到的還要多。這里有昆蟲和甲殼類動物、螨蟲和蜘蛛、唇腳綱動物(蜈蚣)和倍足綱動物(千足蟲)、跳蟲、蚯蚓、線蟲、軟體動物和許許多多我叫不出名字的生物。
土壤可以擁有如此豐富的資源得感謝它巨大的表面積。假設我們可以沒有重疊地把一克最細的、單顆顆粒最小的黏土(干燥時大概半茶匙量)完全鋪開,最多將覆蓋約800平方米的面積,這面積甚至比我們的果園還大。同時,土壤也遠非我想象中那種未分化的個體,它更像是一個由不同區域和結構組成的國際大都會,不同的文化存在于相鄰的教區中。這些區域之一是螞蟻區,它自己本身就擁有從屬區域。在生態上更重要的是植物根部周圍的狹窄空間,被稱為根際(即圍繞植物根系的區域),人類生存也依賴根際。當我扒拉開土塊時,發現根部組織非常密集,感覺就像在撕扯一塊細密的織物一樣。
我把注意力轉向細小的根毛。通過肉眼觀察,每根根毛都是細如棉線的單股結構。但在鏡頭下,我看到它的上面長滿了更細的絨毛,在陽光下閃著晶瑩的光。根毛長在每根根系上,連根尖都有覆蓋,但每年的這個時候也只有一兩天能看到。它們有些看起來像胡須,有些編織得非常緊密,讓我想起了舊熨斗磨損了的尼龍電線。這就是真菌纖維——菌絲,它們的生命與植物的生命交織在一起。
除了蘑菇和毒菌,大多數情況下,我們很難看到真菌的子實體。它們絕大多數——那是數以百萬計的物種——只生活在土壤中,其中許多是菌根,寄生在植物的根系中生長。大多數植物依靠這些真菌從土壤中吸收礦物質和水分。[11]同時植物通過光合作用產生的碳水化合物和脂質【20】來回饋真菌;真菌從土壤中收集和運輸的氮、磷和其他元素供給植物生長,其運輸效率遠遠超過植物本身的處理能力。菌根的細絲可以伸進狹小的孔隙,對于植物來說即使是最細的根毛也無法探進這些孔隙,同時真菌釋放的酶和酸會破壞植物無法分解的礦物鍵。
與第一批陸地植物一樣,這種互利共生關系的產生最早可以追溯到大約4.6億年前。[12]最初在海洋中,藻類沒有根:它們直接從水中吸收養分。后來為了能在陸地上生存,它們需要與長期定居在這片土地上的真菌建立聯系,實際上,就是把真菌作為自己的根。正如我們現在知道人體不是單一個體,而是一個由數十億微生物和容納它們的多細胞系統組成的集合體,所以我們現在也不能把植物簡單地看作是單一個體,它是內含不相關生物的集合體,是這些生物通過共同的力量合作創造出了如此復雜的生命形式。我們才剛剛開始意識到我們人類對于這一切有多陌生。
在像我們的果園這樣植物生長良好的地方,每克土壤中都有大約長度一千米的真菌絲。[13]想象一下,一千米的菌絲在僅僅不到一茶匙的土壤里。每種真菌的細絲又形成一個致密的網,被稱為菌絲體。在一些森林中,單一真菌的菌絲體甚至可以延伸到幾平方千米的土壤中,當然,大多數菌絲體都達不到這個規模。它們會不斷地蔓延生長又撤退,形成新的網絡,改變現存的關系。它們相互嚙合,將養分從一個地方轉移到另一個地方,在為它們的宿主植物服務的同時也能確保自己的生存。其中一些菌絲體甚至有能力將數百種植物的根部連接在一起。
糖分有時會從強壯、健康的樹木的根部轉移到脆弱或生病的樹木根部,這一發現引起了人們的極大興趣,他們將其視為植物利他主義的證據。但是,正如梅林·謝德雷克(Merlin Sheldrake)在他講述真菌的精彩著作《糾纏的生命(Entangled Life)中所提到的那樣,更合理的解釋應該是真菌實際上是在養護它們的宿主,它們將養分在植物間轉移,以確保自己所供養的所有植物都保持活力。[14]
謝德雷克還研究了關于真菌菌絲體是一種智慧生命體的可能性。它具有方向性記憶,可以走迷宮,可以從網絡的一端向另一端發送消息,從而在遠離刺激的地方改變其響應。在發現真菌菌絲可以像動物感覺神經細胞一樣傳導電脈沖后【21】,一些研究人員開始將菌絲體中的數百萬個連接點視為決策閘,并將其網絡視為類似計算機處理器的物質。
真菌對它們寄生的植物的健康起到至關重要的作用。甚至它們在很大程度上比這些綠油油的合作伙伴更擅長[15]保護土壤免受侵蝕,吸收落在地面的雨水,鎖住土壤中所含的碳。
你可能會想:這真是太了不起呀!但你馬上會發現,還有些無法用肉眼看到的事情更加奇妙。
這是一個改變了我們以往關于維持生命系統一切認知的事實。植物通過光合作用產生的所有糖分中,有11%到40%會被釋放到土壤里。[16]這些糖分并不是被意外泄漏到土壤中的,而是植物故意這么做的。更令人不解的是,在釋放糖分之前,它們會將其中的一些糖轉化為極其復雜的化合物,例如,丁布[DIMBOA:2,4-dihydroxy-7-methoxy-2H-1,4-benzoxazin-3(4H)-one]。
制造這樣的復合化學物質需要消耗能量和資源。乍一看,植物將辛苦生產出來的物質就這樣釋放進土壤很讓人摸不著頭腦,就像把一捆一捆的鈔票倒進下水道一樣。它們為什么要這樣做?這個問題的答案將為我們打開通往秘密花園的大門。
就像我前面所說的,這些復雜的化學物質并不是被隨意排放進土壤的,而是被有目的地分散釋放到植物根部周圍的區域,[17]即根際。植物釋放糖分是為了與微生物——這種所有生命都賴以為生的生物建立和經營一系列奇妙而復雜的關系。
土壤里到處都是細菌。我們所謂的“泥土的芬芳”就是細菌產生的化學物質所散發的氣味。下雨時的塵土味(Petrichor)是干燥地面首次接觸到雨水時釋放的氣味,在很大程度上是由一種被稱為放線菌(Actinomycetes)的細菌引起的。我們很難找到兩種擁有相同氣味的土壤就是因為它們不會有完全相同的細菌群落。可以說,每一片土地都有自己的獨特風土。生物學家稱土壤中的微生物為“針眼”,植物分解物質中的養分必須通過這個“針眼”,然后才能被食物鏈中的其他生物回收利用。[18]
微生物在土壤中無處不在,但在大部分地方,大多數情況下,它們都處于不確定狀態或假死狀態,等待著喚醒它們的信號。當植物根部插入土壤并開始釋放化學物質和糖分作為信號時,會引發微生物的劇烈活動。響應召喚的細菌會消耗植物供給的養分,并以驚人的速度繁殖,形成地球上最密集的微生物群落。僅一克的根際土壤中就可能有數十億個細菌。[19]
這些細菌聚集到一起并釋放植物賴以生存的許多營養物質。根際中的細菌、與根部相嚙合的真菌【22】,以及其他微生物,共同捕獲了土壤中的鐵、磷和其他元素,通過轉化讓這些元素可供植物使用。同時它們還能分解復雜的有機化合物,使其可以被植物根系吸收。[20]更特別的是,細菌可以將空氣中的惰性氮轉化為制造蛋白質所必需的礦物質(例如硝酸鹽和銨)。可以這樣說:沒有細菌,食物鏈中的任何一環都無法生存。
土壤中的細菌還會產生生長激素和其他特定的有助于植物生長的化學物質。植物釋放到土壤中的某些化合物的復雜性是為了不喚醒一般細菌,而是有效地、有針對性地喚醒特定菌群[21]。這就像植物在使用化學物質作為它們與特定微生物之間交流的暗號。
這種暗號也會因地而異,根據植物的需求相應地改變[22]。當植物缺乏某些養分,或土壤太干或含鹽量過高時,[23]它們會喚醒細菌來解除這些約束。一些生物學家將這種行為描述為植物在“求救”。在收到求救信號之后,某個特定的細菌群落會在它們的根部周圍進行增殖來響應。
當我們從宏觀角度來重新審視這些操作,就會對地球上生命的理解有所改變。根際雖然處于植物外部,但它對于植物健康和生存的重要性絲毫不亞于植物自身的組織。它就像是植物的體外腸道。[24]
事實上,植物的根際和人類的腸道之間其實有許多令人意想不到的相似之處。首先它們都有數量驚人的細菌生活在其中。在這兩個系統中,微生物將有機物質分解成植物或人類可以吸收的更簡單的化合物。盡管自然界中有超過1000種細菌門類(主要菌群),但主宰著哺乳動物的腸道和植物的根際的則是相同的4種細菌【23】。[25]這或許是因為這4個細菌群的特征使它們比其他細菌群更具有合作精神。對于人類而言,嬰兒的免疫系統不如成年人活躍,這使得多種細菌能夠在我們的腸道中安家。同樣,與成熟的植物相比,新生植物向土壤中釋放的防御性化合物更少,從而可以提供更多種類的微生物在其根際定殖的機會。[26]人類母乳中含有被稱為寡糖的糖類。起初,科學家們不理解為什么母親會分泌這種嬰兒無法消化的化合物。現在看來,分泌寡糖的唯一目的就是為嬰兒體內的細菌提供養分。這種特定的細菌【24】被有選擇性地培養,有效地幫助嬰兒的腸道和校準免疫系統發育。[27]同樣的,新生植物通過向土壤中釋放大量的蔗糖為新入住的微生物群組提供養料。
與人體腸道一樣,根際不僅能消化食物,還能保護植物免受疾病侵害。正如生活在我們人類腸道中的細菌會攻擊入侵的病原體一樣,根際中的微生物在根部周圍形成了一個防御環。植物用自身的養分來供給有益的細菌生長,從而排擠走病原微生物和真菌。[28]【25】
有時植物還會部署化學戰,釋放出消滅或抑制有害微生物的化合物,同時促進有益微生物的繁殖[29]。這些化學攻擊是非常有針對性的,甚至可以做到只消滅某一種細菌的特定致病品種,而不影響這種細菌的有益品種的遺傳變異[30]。有時植物和細菌會同仇敵愾,兩者會產生相同的防御性化學物質[31]。有時植物發出的求救信號會召喚來幫忙的微生物用抗生素去攻擊對手[32]。有時植物會卸下它慣用的防御系統,當有害真菌入侵根部時,故意放進去部分細菌,用來對抗和抑制根組織內的有害真菌[33]。
病原體的反擊則是用致命的“效應蛋白”去攻擊幫助植物戰斗的微生物[34]。一些病原體通過進化,可以依靠特定的化合物生長,而這類化合物原本是用于抑制病原體生長的。一些真菌和害蟲更是能夠利用植物的求救信號來對其進行定位和攻擊。[35]
植物也會向稍大一些的生物尋求幫助。當昆蟲攻擊它們的根部時,它們會將具有揮發性的化學物質釋放到土壤中,從而吸引某些種類的線蟲(nematodes)[36]:就像我在試管中發現的微小的白色蠕蟲。這些線蟲可以用它們鋒利的喙刺穿生活在地下的毛毛蟲的皮膚,然后蠕動進毛毛蟲的體腔,反芻生活在內臟中的發光的共生細菌。細菌產生可以殺死幼蟲和抗生素的殺蟲劑,去消滅已經生活在昆蟲體內的微生物。然后線蟲會從內部消化毛毛蟲,吃掉增殖的細菌。
線蟲的數量增長十分迅猛,有時在一只毛蟲腐爛的軀殼中會有約40萬只幼蟲誕生[37]。等毛蟲沒有利用價值后,它們就沖破毛蟲已經松垂的皮膚進入土壤,尋找新的獵物。這些獵物會很顯眼,因為發光的細菌會使毛蟲發出藍光。這種光芒似乎也會吸引其他毛蟲引發攻擊。
1862年發生在田納西州的美國獨立戰爭夏伊洛戰役(Civil War at Shiloh)后,數以千計的受傷士兵躺在泥濘的土地上,最久的人躺了兩天兩夜。許多人死于傷口感染。由于雙方的傷亡人數過多,搜尋和醫治傷員的工作讓軍隊不堪重負。到了晚上,有人注意到一些傷者的傷口開始散發出奇怪的藍色光芒,從遠處看就像是幽靈的影子。同時隨軍的外科醫生觀察到,傷口發光的士兵身體恢復得更快,存活率更高。[38]這種藍色魅影在當時被稱為“天使之光”。
139年后,人們終于找到了對于“天使之光”的科學解釋。當時17歲的高中生威廉·馬丁(William Martin)說服他的朋友喬納森·科蒂斯(Jonathan Curtis)幫助他進行調查研究。[39]他們后來發表的論文獲得了美國國家科學獎。在論文中他們提出,發光的士兵傷口或許是受到土壤中的線蟲的攻擊。線蟲吐出它們體內的細菌,這些微生物產生的抗生素很可能已經破壞了感染傷口處的其他病原體。由于發光的細菌已經進化為感染溫度低于人類正常體溫的細菌,于是他們推測只有體溫過低的士兵會被這類細菌“攻擊”。而當傷員被帶去接受治療,體溫上升后,這又殺死了拯救他們的細菌,防止了并發癥(這種可以適應哺乳動物溫度的物種會導致嚴重感染)的發生。[40]
時至今日,許多醫學上使用的抗生素都是通過土壤細菌[41]培養的,它們大部分都曾是在植物根際中進行過殘酷戰斗的地下戰士。隨著一些關鍵藥物開始失去功效——因為它們所針對的細菌的耐藥性增強了——我們迫切需要開發新的藥物。而植物根際就像一個取之不盡、用之不竭的寶藏。研究人員已經開始使用基因組進行挖掘——為制造復雜化學物質的基因簇探查生物的遺傳密碼——希望能在與植物共生的細菌中發現新的抗生素。[42]迄今為止,只有半數的土壤細菌群被科學家進行了研究,[43]所以我們對根際所蘊藏的潛力仍然了解有限。
生長在植物外部的“腸道”——根際——中的微生物保護植物免受攻擊的另一種方式是刺激植物的免疫系統。如果葉子受到真菌或昆蟲的攻擊,植物的第一個反應可能是向土壤中釋放激素,向生活在那里的細菌進行呼救。這看起來是一種奇怪的反應方式:土壤中的細菌距離樹枝上的葉子那么遠,而且細菌也無法從土壤中移動出來去攻擊葉子上的病原體。事實是,土壤中的細菌會用自己的化學信息將植物的求救信號反彈回來,從而激發植物的免疫反應。[44]【26】這使植物能夠在其葉子中產生防御性化學物質,并關閉真菌可能入侵的入口(氣孔)。[45]
就算是這樣,這個方法似乎也過于煩瑣了。但由于植物的免疫系統是與細菌共同進化的,并且在其整個生命周期中都受到細菌的啟發和鍛煉,因此它無法以任何其他方式來發揮作用。這個過程也類似人類腸道內的活動。結腸中的細菌有一些是有益的,有一些是致病的,還有一些會在兩種角色之間轉換,鍛煉我們的免疫細胞,在病原體試圖突破保護結腸的黏液層并攻擊結腸壁[46]時發出化學物質,作為信號來提醒免疫細胞。
我們現在意識到了,過度清潔、過度使用抗生素,以及從含有大量纖維的多樣化飲食轉向低纖維的單一飲食,這些做法都會導致我們的腸道生物群落的減少。這對我們的健康和免疫系統可不是件好事。同樣,在過去的幾年里,農業科學家發現,當植物在微生物多樣性受損的土壤中生長時,似乎無法抵抗某些病原體的攻擊。[47]過量施肥、過度使用殺蟲劑或殺菌劑、過度耕作或被重型機械過度碾壓,都會導致菌群失調,致使植物的求救聲更容易被寄生蟲和害蟲利用。[48]菌群失調是一個醫學術語,意思是腸道菌群紊亂崩潰。但它同樣可以適用于任何生態系統。[49]
一項有趣的研究表明,具有豐富且均衡的微生物群落的土壤可以抑制導致人類疾病的病原菌,[50]從而降低通過食物傳播人類疾病的可能性。[51]我們人類的健康以顯而易見的方式依賴于土壤的健康。
研究人員發現,就像健康和不健康的腸道生物群落一樣,土壤既可以“抑制”疾病,也可以“引發”疾病。植物死亡后會留下它們在土壤中培養的細菌,以保護那些代替它們生長的菌群。一些研究人員現在正在試驗糞便植入物的農業等效物。正如醫生從健康人身上采集糞便樣本并將其移植到病患的腸道中一樣,一些農業科學家推測,將抑菌土植入可能“引發疾病”的不健康的土壤中,可以抑制病原菌和真菌的繁殖。[52]
我挖的這個洞里有東西引起了我的注意。那是一條巨大的海蚯蚓,它懸掛在洞口,正好奇自己的洞穴哪兒去了。我突然對它感到十分抱歉,因為我知道,蚯蚓的洞穴可以供它們居住很多年甚至幾十年,并且像我們人類一樣,它們一代接著一代地使用同一個洞穴。[53]隨之構成了另一個重要的土壤結構:蚯蚓區或蚓觸圈(drilpsphere)。
像這樣狀態穩定的草地,每公頃大約能挖出8000千米的蚯蚓洞穴。[54]洞穴使土壤充滿氣孔,并幫助水分在土壤中流動。一項實驗表明,將蚯蚓引進本沒有它們的土壤后,在10年內,土壤的水分滲透率幾乎翻了一番。[55]這意味著水土流失情況大大減少,可以有更多水分滲透到植物的根部。據估計,蚯蚓洞穴可使土壤被侵蝕的速度減半。但它們的具體影響也因地而異,因季節而異。在某些情況下,蚯蚓將松散的土壤帶到地表也會減少土壤的多孔性,提高侵蝕率。
蚯蚓可以把掉在地上的所有葉子、莖和樹枝都拉進洞里。[56]而且像鳥類一樣,它們會吞下小石塊和沙礫,用來將這些植物碎片磨碎儲存到自己的砂囊中。腸道中的細菌也會幫助消化,然后將它們無法吸收的物質排泄到土壤表面形成小土堆。
這一系列操作的成果非凡。像這片果園,在每公頃的面積里,蚯蚓每年可以將約40噸土壤帶到地表。[57]在熱帶稀樹草原,這個轉換量甚至可以達到1000噸。[58]像許多破舊的建筑物慢慢消失在地下的原因不是它們本身下沉了一樣,正是由于土壤被蚯蚓不斷地帶到表面來,導致建筑周圍的地面上升。【27】由于蚯蚓吃的是有機物質,所以它們努力拱到地面上的小土堆比土壤中的其他部分的礦物質含量都要更高。蚯蚓通過分解這些死掉的殘枝落葉,將其中的營養物質提供給細菌和真菌,從而間接地把養分供給活著的植物。所以在有蚯蚓生活的土地上,動植物的平均質量比沒有蚯蚓的地方高約20%。[59]
蚯蚓還能夠釋放植物生長激素,[60]盡管我們目前尚不明確它們是直接釋放還是通過刺激細菌來制造這種激素。有時候,蚯蚓的確會通過釋放養分或通過化學物質作為信號來觸發植物的免疫系統,增強其對寄生線蟲[61]和吮吸式害蟲的抵抗力。[62]【28】反過來,植物也會使用化學物質來控制蚯蚓的行為。[63]如果我們仔細研究生態系統,就會發現它的復雜性超乎想象。
在這塊泥土里,我又發現了一個長約7毫米的檸檬形狀的赭色皮革外殼。它讓我想起以前被用作足球的干燥、膨脹的豬膀胱。用我的放大鏡可以看到里面一條時弱時強且不斷涌動的紅色紋理,就像流淌的鮮血。這是一只正在卵繭內發育的蚯蚓幼蟲。蚯蚓的繁殖過程和土壤中的其他一切一樣神奇。蚯蚓交配后(它們是雌雄同體,意味著同個種類的蚯蚓可以任意與其他蚯蚓進行交配),它們身體中部的環帶會變厚變硬。然后一個裝有卵子和精子的殼從中滑落,兩端合起,形成繭。
研究這塊土壤,讓我想起了第一次浮潛的經歷。就像現在一樣,當我透過表面看到內部,發現那是一個全新的世界,一個單從表面來看無論如何也看不到的世界。這個想法在我腦海中出現后,我看眼前的土壤就像在看珊瑚海。海洋中有礁石聚集的區域和開闊的水域,土壤中也有生物集中的區域和生物相對分散的開闊區域:生物活動性集中、強烈的地方(如根際、蚓觸圈和螞蟻區)和大型捕食者移動、奔跑、追逐獵物的地方。當然,在土壤中的是蜈蚣和甲蟲,而非鯊魚和海豚。
像珊瑚礁一樣,這些生物活動密集的區域也有著豐富的共生關系。正如珊瑚是由動物、植物和微生物通過既合作又競爭的關系形成的礦物質結構一樣,土壤也是由生物利用死去的材料構建而成的生態系統。[64]從生物學角度來講,土壤的健康和富饒與世界上大部分陸地生物都有著相輔相成的關系。它的外表可能不像珊瑚那樣美麗,但一旦你開始了解深入它,就會發現它的美妙之處。
事實上,我們根本沒意識到這個生態系統有多么不被重視,我們在研究土壤生態方面投入的金錢和精力是如此之少,以致生活在這片土地之上的我們才剛剛開始挖掘它的復雜性。更具諷刺意味的是,那些本就不多的資金投入還主要是用于尋找毀掉土壤的新方法:消滅農業害蟲。正如一位大學講師曾告訴我的那樣:“我研究昆蟲是因為我愛它們,但我能得到的資金都是用于研究如何殺死它們的。”全世界有那么多研究其他生態系統的科研機構,卻唯獨沒有土壤生態學研究所。
我們曾經將土壤視為均質體,實際上它是由不同的層級結構組成的。蚯蚓、植物根系和真菌會形成土壤團塊,將它們與其制造的纖維和黏性化學物質黏合在一起,我們稱之為聚合物。[65]在這些聚合物中,螨蟲和跳蟲等微小動物會形成更小的團塊。在它們體內,細菌及更小的捕食者——還有那些用放大鏡也看不到的生物,如緩步動物、纖毛蟲和變形蟲——會形成更小的聚集體。
在這些組簇之間是不同形狀和大小的孔隙。它們的周圍是水膜和動植物釋放的復雜化學物質。每一個組簇、空隙和薄膜都有自己的特性,它們共同創造了數百萬個不同物種可以利用的微小生態位。
2020年,科學家們邁出了對于土壤理論學說研究的第一步。[66]這意味著他們開始了解什么是土壤。這聽起來很奇怪。但確實直到現在,我們才開始正確地理解了我們生命所依賴的且作為基礎的這種生物結構。
微生物通過將微小的顆粒與它們排泄的碳基聚合物或“水泥”粘在一起來形成聚合體。在這樣做的過程中,它們穩定了土壤結構并為自己打造了一個棲息地。隨著時間的推移,它們開始建立更復雜的結構:甚至有水、氧氣和營養物質可以通過的孔隙和通道。換句話說,土壤就像黃蜂巢或海貍水壩:它是個由生物構建的以確保其可以生存的系統。但與那些簡單的結構不同,它是一個由細菌、植物和土壤動物在不知不覺中共同建造形成的極其復雜、無窮無盡的地下巢穴。換句話說,土壤就像菲利普·普爾曼(Phillip Pullman)小說中的塵埃(Dust):它自發地將自己組織成連貫的世界。同時這一切都遵循分形原理。這意味無論我們對它放大多少倍進行觀察,其結構都是一致的。
微生物、植物和動物為適應自身而構建的自組織、自適應的世界,可以解釋為何土壤結構在干旱和洪水這些在危機中不會被毀成無定形的粉末。這些發現也可以解釋為什么過度耕作會毀掉土壤:當農民或園丁在特定條件下施用氮肥時,微生物會通過燃燒土壤中儲存在聚合物內部的碳來做出反應。[67]沒有了黏合劑,土壤的結構和系統就會開始瓦解,孔隙和通道都開始塌陷,氧氣和水不能再滲透進土壤。同樣因為分形原理,當微觀結構開始瓦解,元結構也會隨之瓦解:這會導致土壤無法透氣。同時過度施肥也會讓植物根系在土壤中很難獲得所需的養分。
土壤的復雜性摻雜了空間和時間因素。土壤會隨著時間的推移而發生巨大變化,它會變得干燥或吸飽水分,細菌會消耗它所含的有機物質;根毛會侵入其中并釋放糖分和復雜的化學物質;蚯蚓會將它吞下再排泄出來;蟻群用唾液把它沾濕再粘合,或者被像鼴鼠、兔子、獾等更大型的動物那樣將它挖來翻去。
這些空間和時間的波動創造了一些生態學家所說的“熱門點”(hot spots)和“熱點時刻”(hot moments)[68]:即強烈的生物活動點。這些無窮無盡的變化促成了一個奇妙的生物學概念:霍金森超體積(hutchinsonian hypervolume)。[69][70]它描述了一個允許不同生物生存的多維空間。[71]從廣義上講,跨時空的系統越復雜,就可以涵蓋越廣泛的多樣性。
健康土壤的巨大霍金森超體積可能可以解釋“甲螨之謎”:數百種螨蟲是如何同時生活在同一個地方,還做著同樣的事情,卻沒有一個或幾個主導其他的行動從而導致它們滅絕?可能正是因為我們對于土壤了解得不夠透徹——螨蟲們看似是同時生活在同一個地方,但事實上并非如此。它們可能在利用我們未能檢測到的熱門點和熱點時刻(多維空間)而生存。[72]
我時刻都在提醒自己,土壤并不是為了我們人類的利益而存在的。起初它的存在并不是為了讓我們能夠種植作物。像所有復雜的、自組織的系統一樣,它尋求著自己內部的平衡。當我的鄰居們在談論如何打造一個“適宜耕種的土壤”或“最有利的斜度”時,他們不知不覺中是在拆解土壤復雜的結構,摧毀這豐富多樣的生命賴以生存的地方。當我們說要為了耕種而“整地”時,從字面意義上來講,這個形容竟意外地恰當。
經過兩小時的探索,我連一千克泥土都還沒有取出來,而我已經被這個全新的世界深深地吸引住了。我的探索剛進行了一半,但是已經累得直不起腰了,只得先告一段落。薄云遮住太陽,也是時候吃午飯了。我將翻出來的土都推回洞中并重新蓋上草皮。當我站起來時,才發現櫻花花瓣落了我滿身。
對土壤的探索給了我很大的啟發。我們所謂的真理是從零散而片面的信息中得來的,還有許多我們無法想象的真相隱藏在這些信息之下。被大眾所接受的真相通常都是口口相傳或來自神話典故,而科學發現——通常只被小部分的科學家研究和了解。無論這發現是多么的有趣,多么的富有戲劇性,一般都鮮為人知。
在我為寫這本書而做調研的過程中,我發現這種感知與現實之間的鴻溝幾乎適用于我們食物體系中的方方面面。我們關于食物和農業的信念被寓言和隱喻主導,但我們需要意識到這些寓言和隱喻描述的并不是這個世界的本來面目,而是一個理想化的、簡化的概念,而對此深信不疑則會促使我們犯下災難性的錯誤。所以在這本書中,我將試圖講述一個全新的故事,一個關于生機勃勃的世界的故事,一個關于我們吃什么以及我們如何種植它的故事。這個故事有著迷人的復雜性,也彌合了科學發現和流行信仰之間的鴻溝。
每個關于土壤的問題都會衍生出更多的問題。每一個答案都揭示了一系列層層遞進的關系,并開辟了一個新的研究領域。我們對地球上的生命了解得越多,它們之間的聯系就越會變得復雜和緊密,在創造物理環境中的作用就越大。正如保護主義者約翰·繆爾(John Muir)的名言所說的那樣:“我們很難單獨談論某樣東西,因為到頭來我們都會發現它與宇宙中的其他一切事物息息相關。”土壤可能是所有生命系統中最復雜的。然而,我們卻通常只覺得它臟。
我們大多數人認為土壤是一種死氣沉沉的、被動的基質:只有當各種作物在其中生長時,才能體現它的價值和潛力。我們認為它在生產食物中的作用僅限于固定植物的根部和吸收我們所施加的合成化學物質。我們會對與它相關的生命表現出厭惡和恐懼。蟲子——這種對我們生存而言最重要的、最不可或缺的生物,我們卻用把人形容成蟲子來當作一種羞辱。意識到土壤及其相關生命的重要性對于解決我們面臨的一些嚴峻問題至關重要:在一個自然系統和人類系統正在以驚人的速度變化的世界中,如何在不破壞我們賴以生存的基礎的情況下喂飽自己?我們如何在確保自己生存的同時,保護地球上的其他生命?答案就藏在這地表之下。
注釋
【1】本書觀點僅代表作者個人。——編者注。
【2】英國本地蘋果品種,最初由詹姆斯·米勒(James Miller)在1948年培育,并以他的名字命名。——譯者注。
【3】據說是1715年克雷文勛爵(Lord Craven)在從法國到荷蘭的旅行中吃了一個蘋果,然后吃剩的蘋果核被種在了考文垂附近的懷肯郡,由此得名。——譯者注。
【4】這個品種的幼苗于1870年在英國的貝里圣埃德蒙茲偶然被發現,遂以此命名。——譯者注。
【5】源自英國的古老蘋果品種(English Russet),后來在美洲大陸被發揚光大。很適合用來做蘋果飲料。——譯者注。
【6】18世紀在英國格洛斯特郡培育出的珍貴品種,很適合烘焙用。最初這種蘋果只在當地流行,沉寂了約三個世紀之后才逐漸被世界各地的愛好者認識。——譯者注。
【7】它以1889年至1919年擔任薩里(Surrey)教區秘書的牧師名字命名。是適合烹飪用的品種。——譯者注。
【8】早在1629年就被發現的來自英國的古老蘋果品種,適合用于烹飪,也適合烘干做蘋果干。果實形狀不規則,看起來有點像貓咪,因此得名。——譯者注。
【9】現在在英國的一些城市,等待分配耕地的候補時間會長達20年甚至更久。——作者注。
【10】和我們的一貫認知不同,蘋果汁是一種現代產品。傳統制作方法是將全部壓榨汁都用于制作蘋果酒(在英國是指含有酒精的飲料)。而且說蘋果酒是“制作”出來的,也不準確。蘋果汁通過自然發酵,純正的蘋果酒不含任何其他成分。蘋果會提供所需的糖分、風味和果皮上附著的酵母。到了圣誕節,盡管蘋果酒嘗起來還是甜甜的,有氣泡的狀態,但已經可以飲用了。到了2月,它已經逐漸變成了一種口感順滑、微妙、酒精含量穩定的酒。在我看來,這是有史以來最棒的飲料。到了5月底,它的口感開始發干。到了7月,你甚至可以用它去除墻上的顏料。為防止果汁變成蘋果酒,需要把液體加熱到70℃,對其進行巴氏殺菌。但由于近些年能源問題嚴峻,現在我們一般能喝到的都是通過壓榨制作的果汁。——作者注。
【11】滴水線是指樹冠最外層對應的地面上的一圈范圍。樹就像一把雨傘,落在它上面的大部分水都會滴到這條線外周圍的地上。所以樹的營養根集中生長在這里。有些人會把堆肥堆在樹干周圍,而不是營養根附近,這種做法很可能只會讓堆肥腐爛,并不會起到任何作用。——作者注。
【12】如果這是真的,有一種可能的解釋是,在熱帶地區,高溫和高降雨會導致土壤中富含更高水平的無機氮和更高的酸度,這兩者都可能抑制許多土壤動物賴以生存的微生物的數量和范圍。但這并不意味著減少地上的生物多樣性會增強地下的生物多樣性。——作者注。
【13】不算上亞馬孫熱帶雨林土壤中的生物。——作者注。
【14】這個詞的意思是土壤中受螞蟻影響的區域。——作者注。
【15】從生物學角度來講,這些所謂的毒牙是從前腿進化而來的,被稱為前肢。——作者注。
【16】土壤動物的分類一直在變化,所以到本書出版時,可能對于雙尾目的分類已經發生改變了。但在過去幾年里,雙尾目一度被視作單獨的綱、亞綱和目。——作者注。
【17】在某些分類法里,雙尾目被升格為綱。——譯者注。
【18】同樣,這個分類也在不斷變化。幺蚰有時被認為是單獨的綱,有時則被認為是一個門。——作者注。
【19】現在的資料顯示幺蚰科隸屬于綜合綱節肢動物門。——譯者注。
【20】構成脂肪和許多其他重要化合物的化學物質。——作者注。
【21】大約每秒四個動作電位。——作者注。
【22】細菌似乎也能刺激植物和真菌之間的關系,在某些情況下,它還能破壞抑制真菌生長的毒素。——作者注。
【23】厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門和放線菌門。——作者注。
【24】長雙歧桿菌的嬰兒亞種。——作者注。
【25】這種現象被稱為定植抗力。——作者注。
【26】這個過程被稱為誘導系統。——作者注。
【27】查爾斯·達爾文(Charles Darwin)在他1881年出版的著作《腐殖土產生與蚯蚓的作用(The Formation of Vegetable Mould Through the Action of Worms)中就發現并研究了這種現象。——作者注。
【28】但在其他時候,它們似乎會使植物更容易受到害蟲的侵害。——作者注。