地下世界,土壤生物聲學

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在瑞士使用電子儀器,捕捉地下生物聲音的 Marcus Maedr。 圖片來源:Biovision Foundation/YouTube

人自土壤種出糧食,但似乎對地下世界的居民 —— 細小如細菌、真菌,到彈尾蟲(Springtail)、蟎、蜈蚣、蚯蚓,再到住在地道穴中的鼴鼠、老鼠、兔子 —— 究竟在做甚麼並不甚瞭解。科學知識雜誌 Knowable Magazine 報道,隨著新研究領域土壤生物聲學(soil bioacoustics)出現,有生物學家正在捕捉來自地下生物的聲音,憑聲音揭開地下世界的神秘面紗。

腳下的土地,生命比地球其他環境更多樣化。土壤生物群的分解、礦化、養分循環等生態系統,更是一系列人類賴以生存的關鍵。澳洲西悉尼大學土壤生物學家 Uffe Nielsen,便是其中一位察聽土壤生物聲音的研究人員。只要用上適合的感測器,捕捉聲量及聲波頻率超出人類接收範圍的地下聲音,再附於一根金屬釘插入泥土中,經電子信號轉換並放大,就能成為接收聲音的「天線」。

通過監聽種種地下聲音,研究人員可以瞭解地下的生命如何生存 —— 如何捕獵或進食、彼此低調擦過,又或發出鼓動、敲擊、歌聲等吸引關注。Nielsen 形容,地下世界的生活仿似一個黑盒。「打開才知道,我們所知甚少。」每種土壤生物都有自己的聲音。例如嚼食植物根部的蠐螬幼蟲在破壞膳食纖維時,會發出短促的咔噠聲;蠕蟲在隧道中爬行時會沙沙作響。

土壤下生物多樣性豐富,Nielsen 表示,從食物到空氣,地下的生態為地球生命奠下大部分基礎。 圖片來源:LOIC VENANCE/AFP

一份 2018 年瑞士研究人員的報告則提到,植物的根部穿過土壤顆粒時也會發出沙沙聲,但根的移動速度比蠕蟲慢,聲音聽起來更穩定。報道指,土壤生物聲學通過辨別不同聲音,可以解釋諸如「植物的根是何時長出」等一些至今尚未能解答的問題。正在研究白蠐螬(white grub)的德國蓋森海姆大學景觀生態學家 Carolyn-Monika Görres,便靠察聽牠們的聲音,免卻因翻攪土壤而破壞生態及觀察進程。Görres 發現,白蠐螬幼蟲獨處一個容器時甚少發出聲音,但若與其他同類共處一室時則鳴叫不斷,因而懷疑幼蟲發出叫聲是要警告對方離開。「牠們活著的其中一個目的就是要獲得生物量(Biomass),如果太多蟲共享同一塊土壤,就會開始同類相食。」

人們生活上聽到的聲音,多是在空氣中傳播的聲波,撞擊至耳朵時震動耳膜,再經大腦轉化震動為聲音。不過聲波也可以通過水或土壤等其他媒介傳播。一些動物的耳朵便作出了相應調整,使牠們能更好地捕捉以土壤為媒介的聲音震動,如非洲納米比沙漠(Namib)生活的夜行動物金毛鼴(golden mole)。大部分視力衰退但中耳聽小骨(ossicles)變大的金鼴鼠,會在晚上把頭和肩膀於探入沙中,生物學家認為這種耳朵結構能捕捉地面震動,可以在沙中傾聽獵物白蟻的行蹤。

人們掌握地下的聲音,好處並不止暸解土壤生物的生活習性。雜誌指出,土壤生物聲學還有助保護環境、找出每年造成數十億美元損失的害蟲。受葡萄根蛀蟲(Vitacea polistiformis)侵擾的葡萄樹,果實產量減少可高達 47%。康奈爾大學生物聲學家 Louise Roberts 表示,由於無法查清蟲害所在,土地管理者往往只能全面施用殺蟲劑對抗害蟲,但這樣做會同時殺死地下各種生物。「土中昆蟲往往會聚集在一起,所以通常只需處理場地的一部分已足夠。」要做到準確查殺害蟲,自然要知道害蟲所在,土壤生物聲學或可做到。現時,Roberts 與同事就在美國農業部資助下進行相關研究,將傳感器置於草坪下,收集並識別地下害蟲的聲音。她指研究早期結果反映,做法可能有效。

此外,來自地下的聲音反映生物的活躍程度,聲音的減少也意味生物多樣性受損,連帶土壤也變得不健康。來自瑞士、正在蘇黎世聯邦理工學院攻讀環境科學博士的 Marcus Maeder,近年便啟動一個大眾科學項目 Sounding Soil,讓瑞士人使用聲學感測器來監聽地下活動。他們的錄音會整合至瑞士土壤監測網絡(NABO),並收集於蘇黎世的聲音圖書館中,提高人們對腳下世界的認識。Maeder 期望:「也許土壤聲學可以幫助更多人,意識到我們正失去甚麼。」