摘要
草地植被为许多无脊椎食草动物和腐食动物提供食物,包括跳虫。我估计在典型的草地上,每克干物质的植被大约能创造3到6个跳虫年,以及许多其他无脊椎动物(螨虫、蚯蚓等)的生命。
以下是这个视频的截图,展示了一克(相当)干燥的植被是什么样子(天平上的量):
我还在这个人的拇指指甲上画了黄点,以说明6只跳虫的大致大小。拇指指甲大约是~1.5厘米(我在自己身上验证过),而跳虫"通常长约1毫米"。所以我画的黄点大约是这个人拇指宽度的1/15。这篇文章的计算发现,如果图中所示的植被质量在草地生态系统中,它会在一年内养活6个黄点(包括这些点在一年内死亡时的替代点)以及其他动物。
引言
草地植物为众多无脊椎动物提供食物,无论是在植物活着的时候(如蚱蜢、叶蝉、蚜虫),还是在植物死亡和分解后(如蚯蚓、螨虫、跳虫)。跳虫是腐食动物群落中的重要成员。例如,这个页面说到跳虫:"一些估计表明,在某些地方,它们负责高达20%的落叶分解。"
这篇文章尝试粗略计算一定干重的草地植被能创造多少年的跳虫生命。显然,草地植物还会创造许多非跳虫的无脊椎动物,所以就估计草地初级生产力创造的总无脊椎动物数量而言,这个计算是非常保守的。
基于实际跳虫密度的计算
这项研究在图4中包含了以下地图,显示了牧场和干草地的模拟净初级生产力(NPP)。
该论文称"使用基于过程的草地生态系统模型PASIM来估计NPP的空间-时间分布,在广泛放牧、集约放牧牧场和饲料生产系统中,提供了750±150 g C的欧洲平均值。"
这个页面说:
植被的碳含量在各种组织类型和物种中惊人地恒定。Schlesinger(1991)指出,生物量的C含量几乎总是在45%到50%之间(以烘干质量计)。
该页面建议使用47.5%作为转换因子。因此,每平方米每年750 g C的NPP大约相当于750/0.475 = 1600 g干物质(DM)的植被每平方米每年。
Petersen和Luxton(1982)中,完全由Henning Petersen撰写的一章包含了一个图8(第313页),我在下面复制了:
这个图中柱状的高度代表有多少个地点或栖息地测得了每平方米的跳虫数量。你可以看到,大多数测量的密度大约在每平方米104到105个个体的范围内。ID代码以"G"开头的地点是温带草原,以"S"开头的代码是热带草原(第307页)。
这项研究也报告说,在欧洲草地的每平方米可以发现104到105只跳虫。让我们保守地称这个年平均数为104只跳虫(也许冬天少一些,夏天多一些?),或者大约每年104个跳虫年。
最后,我假设在平衡状态下,草地上一年的跳虫种群由一年的净初级生产支持。那么,我们有
基于食物转化为体重效率的替代计算
上一节的估计可能是最准确的,因为计算只需要两个输入数字,而这两个数字都相对较好量化。在本节中,我尝试使用完全不同的输入参数进行不同的估计,以对上一节的估计进行理智检查。我在本节中的方法比上一节更复杂,基于更不确定的输入参数,所以这种替代估计实际上有多少价值是值得怀疑的。
假设我们从1 g = 1000 mg DM的草地植被开始。
这本书报告了一个实验,其中"在轻度放牧的牧场中,黑麦草捕获的能量的42%进入了腐食食物链"。所以让我们假设1000 mg草地DM中的420 mg被腐食动物食用。
Petersen和Luxton(1982)中,完全由Malcolm Luxton撰写的一章在第343页说:"在一年内,腐食动物可能消耗土壤有机物质总年输入量的20%或30%(Kitazawa 1967)"。我无法在网上找到Kitazawa的研究,而且我不确定我是否正确理解了这个数字,但让我们说420 mg DM的20%到30%(平均25%)被土壤动物食用:(420 mg)* 25% = 105 mg。
在Petersen和Luxton(1982)的同一章的后面,在第349页,有一个图34显示了"选定"土壤类型中主要土壤无脊椎动物群每年呼吸能量的比例,包括草地。弹尾目(即跳虫)所占的比例变化很大,从几乎0%到大约总数的~1/3,取决于地点。通过目测该图,我猜测一个合理的平均比例在5%到10%之间——假设为7.5%。假设这个呼吸百分比与干物质消耗的百分比大致相似,那么我们可以计算出(105 mg)* 7.5% = 8 mg的DM专门被跳虫食用。
以下是Spang(2013)第49页的图表,显示了各种动物的ECI值:
由于我在本节中使用干重进行计算,"干重"列中的数字似乎更有用,尽管它们是针对"去骨肉"的,这意味着"全身"的ECI值可能会稍高一些。表中提到的黄粉虫和蟋蟀(可悲的是)是被作为食物饲养的,我们预计为此目的选择的昆虫会有较高的ECI。此外,它们被喂食高质量的饮食。例如,黄粉虫被喂食燕麦片,并给予胡萝卜"作为水源"(第33页)。所以野生跳虫的ECI可能比这些昆虫低一些?
我会保守地假设野生跳虫的(全身)ECI为,比如说,5%。(8 mg被跳虫食用的DM)* 5% = 0.4 mg DM的跳虫体重被创造。
Petersen和Luxton(1982)中,完全由Henning Petersen撰写的一章包含一个图10(第314页),显示许多跳虫的体重在1到10 μg干重范围内。我会保守地取这个范围的较大端:10 μg。话虽如此,有些跳虫可能比这更大。这项研究报告说"成年跳虫的体重在0.1到0.2 mg之间(Christian,1979;Verhoef和Witteveen,1980)",这是100到200 μg(可能是湿重?所以干重可能小几倍)。
0.4 mg DM的跳虫 = 400 μg,这相当于40只个体跳虫,每只10 μg。
现在我们需要将跳虫转换为跳虫年。跳虫可能在短至3-5周内成熟为成虫。基于这个数字,让我们假设跳虫的寿命为一年的1/12。那么40只跳虫就是40 * 1/10 = 3个跳虫年,由我们最初的1 g DM植被创造。这与之前估计的每g DM植被6个跳虫年惊人地接近。
大多数跳虫在成年前就死亡了,考虑到"一只雌性跳虫在其一生中可以产下400个卵",而在一个稳定的种群中,平均只有两个后代能继续繁殖。所以也许我估计的3到5周,即跳虫成熟所需的时间,太长了。然而,我假设的每只跳虫质量处于范围的较高端,可能更接近典型的成年质量?在这种情况下,使用成年寿命可能并不不合理。此外,我认为跳虫有时需要超过3到5周才能成熟。例如,这个页面说:"跳虫[...]每年可以有多达六代",这意味着至少需要2个月才能达到成熟。
每克腐殖质的估计
上述计算估计了草被食草动物和腐食动物(可能包括牛等大型食草动物)食用的草地上的跳虫数量。如果植被只被腐食动物食用,比如在堆肥箱中的情况呢?
在上一节中,我提到了一个估计,即42%的植被被腐食动物食用。让我们将其近似为大约~一半。所以~一半的草地植被被食草动物食用,~一半被细菌、真菌和跳虫等分解者食用。因此,如果我们想估计堆肥箱中每克植被DM的跳虫数量,那里只有分解者而没有食用活植物的动物,我们应该将本文中的估计~翻倍。