饥饿的毛虫可以大规模改善湖泊水质 也可能增加二氧化碳排放

剑桥大学领导的一项研究发现，吞叶毛虫的定期大规模爆发可以改善附近湖泊的水质--但也可能增加湖泊的二氧化碳排放。在温带森林中，入侵的吉普赛蛾（Lymantria dispar dispar）和森林帐篷毛虫蛾（Malacasoma disstria）的毛虫的爆发至少每五年发生一次。

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这些昆虫啃食大量的树叶，导致落叶的减少和昆虫排泄物的增加，已被发现改变了营养物质的循环，特别是碳和氮，在陆地和附近的湖泊之间的循环，且非常明显。

富含氮元素的昆虫排泄物被冲入湖水中后会成为微生物的肥料，然后在代谢过程中向大气中释放二氧化碳。研究人员认为，在爆发的年份，大量的粪便将有利于湖泊中产生温室气体的细菌的生长，而牺牲从大气中清除二氧化碳的藻类。

"这些昆虫基本上是将富含碳元素的树叶转化为富含氮元素的便便的小机器。"论文的资深作者、剑桥大学植物科学系的安德鲁-塔嫩扎普（Andrew Tanentzap）教授说："这些便便代替树叶掉进湖里，这大大改变了水的化学性质--我们认为这将增加湖泊成为温室气体来源的程度。"

随着气候的变化，预计范围会向北扩展，昆虫数量增长也会增加。这使得北部森林在未来面临落叶虫爆发的风险增加，可能会导致更多的二氧化碳从附近的湖泊释放出来。

这种向北的转变也令人担忧，因为更北的地方有更多的淡水湖。而且预计气候变化也会有利于湖泊周围的落叶阔叶树，这将放大昆虫的影响。

该研究发现，在昆虫爆发的年份，森林的叶子面积平均减少了22%。同时，与没有爆发的年份相比，附近湖泊的溶解氮含量增加了112%，溶解碳含量减少了27%。当湖泊集水区含有较高比例的落叶阔叶树，如橡树和枫树时，这种影响最大，因为毛虫喜欢这些树，而不是松树等针叶树。

为了得到他们的结果，研究人员将加拿大安大略省12个湖泊集水区32年的昆虫爆发调查和湖水化学数据以及关于森林类型和每月叶面积覆盖的卫星遥感数据结合起来。这些结果今天发表在《自然通讯》杂志上。

这被认为是迄今为止对昆虫爆发如何影响淡水碳和氮动态进行的最广泛的研究。以前的研究是如此之小，以至于难以提取更广泛的一般情况。

之前对北半球266个湖泊的26年研究表明，碳在这些湖水中自然积累，这个过程称为褐化。这一趋势被归因于各种因素，包括气候变化，以及从历史上的酸雨和伐木活动中恢复。将新的结果与这一数据进行比较表明，食叶毛虫的爆发可以有效地抵消附近湖泊中一整年的碳积累--大大改善水质。

在没有爆发食叶昆虫的年份，进入湖泊的碳和氮通常来自腐烂的叶子和针状垃圾，并且在秋季达到数量的高峰。在爆发的年份，该研究发现附近的淡水湖泊中的溶解碳平均减少了27%。

"当湖泊周围的树木主要是落叶的时候，食叶昆虫的爆发可以使湖水中溶解的碳减少近三分之一。"剑桥大学植物科学系的研究员、报告的第一作者山姆-伍德曼说："这些昆虫能对水质产生如此明显的影响，这实在令人惊讶。从水质的角度来看，它们是一件好事，但从气候的角度来看，它们是相当糟糕的--但它们在气候模型中却被完全忽略了。"

关键词： 科学探索 饥饿的毛虫可以大规模改善湖泊水质 也可能增加二