答案是……

為什麼土地大多是棕色的?

2006/08/10
澳洲昆士蘭布洛德海灘的史托姆問:

重點提要

土地的顏色,是什麼原因形成的呢?
美國加州大學爾灣分校生態學家艾立森(Steven Allison)提供答案如下:

當以無機形式存在的碳數量很多時,會吸收可見光波段大部份的光,使土壤呈現出典型的深棕色。(發生侵蝕作用或缺乏植物生長,都會降低土壤的含碳量,使我們得以看到內部礦物所呈現出的紅色、黃色或灰色。)接下來,更有趣的問題是:為什麼土壤中會有這麼多的碳?

全球的土壤共含有1.5~2.3兆噸的碳,這相當於是儲存在全世界植物中的碳的2~3倍。土壤中所蘊含的碳,大多是很古老的,已經有數百至數千年的歷史。但是,這怎麼可能呢?有那麼多種類的細菌、真菌以及其他無脊椎動物,都持續不斷的在分解、消耗土壤中的碳。

植物死亡後,分解者會消化、吸收部份的碳,並且藉由呼吸作用將其他剩餘的碳轉變為二氧化碳。在分解者死亡後,體內所含有的碳也會因其他分解者的消耗與呼吸作用而失去。

然而,有幾個因素可能會阻礙分解者的作用。許多微生物會分泌酵素,將有機化合物先分解為小分子,再加以吸收利用。但是它們無法輕易降解(degrade)土壤中所有形式的碳。死亡微生物的細胞壁物質,會和土壤中其他含碳化合物作用,形成複雜的高分子聚合物。這些聚合物中,有許多是腐植化合物,化學結構不受酵素作用破壞,所以在土壤中的含量會逐漸增加。與稱為多酚的類似分子共同作用,這種腐植化合物會束縛那些可能使它們降解的酵素,並且使這些酵素失去活性。

還有其他的環境因子,會降低微生物的酵素作用效率:土壤缺乏氮時,微生物可能沒有足夠的營養物來形成酵素。某些酵素需要氧氣做為基質,因此缺氧的環境(例如沼澤或泥炭地)常常促使土壤碳聚積。

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2006年第54期8月號】


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