[生物多樣性]

被遺落的一環：土壤生態系中的生物多樣性

作者：颺如思　(台灣環境資訊協會)

　　每個地區多樣的生物配合當地環境，會組合成一個系統，我們稱之為生態系。不同地區有不同的生態系，而不同的生態系孕育了不同的生物，也提供了不同的生態系服務（Ecological service）。每個生態系的功能各不相同，如：雨林生態系中鋪天蓋地的參天巨木，提供了一個龐大的氣體交換系統，被稱為「地球之肺」；濕地生態系中大量的紅樹林、有機質與分解者，能夠留住養份，去除並分解有害物質，所以稱之為「地球之腎」。

　　我們若喪失一個生態系，不僅會失去很多的生物，造成生物多樣性降低，更會失去許多我們賴以生存的條件。所以生物多樣性有一個重要的層次，就是生態系多樣性。然而對於生態系多樣性中的土壤生態系，我們的了解卻不多（僅管它是陸地上最大的生態系）。

經濟利益龐大　漸受各國重視

　　近幾年來有關土壤生態系的研究逐漸被重視，除了原有在污染防治、水土保持上的土壤學研究外，更重要的是我們發現土壤中的「生物多樣性」富含了生物醫學、農業等經濟價值。由於這牽涉到相當龐大的經濟利益，所以各國都開始投入大量經費，資助生物學家研究土壤中的生物多樣性，土壤生物多樣性（Soil biodiversity）的研究開始在生物科學中佔有一席之地。

　　雖然如此，我們對土壤生物多樣性的了解仍然不多，因為土壤中的生物，大多都是我們肉眼無法看見的微生物，研究並不容易。目前估計我們只認識地球上約1%－5%的微生物，而科學家認為剩下95%以上的微生物，很大一部份存在於土壤中，並預測土壤中有150萬種真菌、30萬種細菌、40萬種線蟲，以及約4萬種原生動物，比地球上其他環境的生物多樣性要高很多（地球上已經命名的所有生物，含鳥類、昆蟲、其他動物、植物、真菌、細菌……，約為150萬種），最主要是因為土壤的複雜度非常高。

　　土壤構成了許多細微孔隙，由2毫米（1公尺/1000）到0.2微米（1公尺/百萬）。這些孔隙是許多微生物的避難處與居所，如果再加上溫度與濕度的變化，使得一小撮泥土中可能躲著成千上萬我們看不到的微生物，這就不難想像生物多樣性有多高了。這些微生物的代謝能力非常強，所以可以利用土壤中各式各樣的物質作為能量的來源。

　　土壤生態系提供許多的生態系服務，這些服務大部份來自於微生物的作用，以及微生物與微生物間所組成的食物網的性質，如：1、植物生長所需的養份，存在於土壤中，由微生物分解產生；2、土壤吸收重金屬、殺蟲劑等，緩衝它們的危害，並由微生物轉換為其他物質；3、地球上氣圈（Atmosphere）及水圈（Hydrosphere）之間，水與氣體的交換媒介，需要微生物的輔助；4、由於生物多樣性高，所以土壤為生物與遺傳物質的棲息存在地；5、微生物轉化了各種天然或人工化學物質，可以保護地表水及地下水。

未知高於已知　研究空間無限延伸

　　土壤生物多樣性中，真菌及細菌是最主要的分解者，它們可以分解動植物殘骸，並進行生物化學轉換，提供植物生長的養份循環。經由微生物的作用，加上土壤的孔隙，可以涵養多種氣體，包括二氧化碳、甲烷、一氧化氮等，可以調節大氣中溫室氣體（Greenhouse Gases）的濃度。

　　從微生物多樣性尚未開發的部份，我們可以找到新的基因和物種，而且很明顯地具有生物科技及藥學上的價值，因為從過去到現在，我們大量利用微生物製造抗生素、抗過敏藥、抗癌藥物、殺蟲劑、維他命以及一些酵素等。我們也可以利用土壤微生物來監測環境的改變，以及污染物對環境的衝擊──土壤微生物的活性、生物量（Biomass）、歧異度，如：共生菌的有無、種類及健康情形，常用來當作土壤品質的指標；加上有機質與土壤微生物量的比值，或土壤有機質的分解速率，可以更精確地評估環境改變。

　　對於我們生長的土地，我們未知的部份遠遠高於我們所知的。從經濟學的觀點，這是一個很有研究發展的空間；從生態的觀點，這是一個非常需要保育的領域。若政府能大力支持土壤生物多樣性的研究發展，或許在不久的將來，我們會發現某種對人類非常重要的物質，因此而產生一位諾貝爾獎得主也不一定。

※本專欄由林務局贊助