蚯蚓：隱秘而偉大的地下精靈

土壤是萬物之本。明代著名醫(yī)學(xué)家李時珍認為“人乃地產(chǎn)”。人類95%的食物都來自土壤。最早提出“生態(tài)農(nóng)業(yè)”的美國土壤學(xué)家阿爾布雷希特（WM. A. Albrecht）也指出：缺乏有機物質(zhì)、主要元素和微量礦物質(zhì)的土壤是造成農(nóng)作物歉收、動物和人類生病的原因。目前，全世界有1/3的人口與“隱性饑餓”相伴，就是由于必要微量營養(yǎng)素攝入不均衡或缺乏導(dǎo)致的。而我國也是目前世界上面臨“隱性饑餓”嚴峻挑戰(zhàn)的國家之一。

土壤動物是土壤健康的基石、土壤功能的引擎。它們幾乎參與了所有重要的土壤生態(tài)過程，在有機質(zhì)分解、養(yǎng)分循環(huán)、維持土壤結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定等方面發(fā)揮著重要作用，默默支撐著地球生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)發(fā)展。在它們之中，蚯蚓尤為重要，占到土壤動物群生物量的60%。它們通過吞吐和掘穴等行為加速有機物的分解，并能將表層的落葉和土壤混合到下層土壤中，增加植物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。亞里士多德曾把蚯蚓形象地比喻為地球腸道。達爾文也曾評價蚯蚓是“在世界歷史進程中起到無可替代的重要作用”的生靈。

陸生蚯蚓起源于古生代，可由于其貌過于不揚，一直沒有被人們重視。事實上，蚯蚓的存在對整個世界糧食生產(chǎn)的貢獻率高達25%，每年有超過1.4 億噸的糧食都來自蚯蚓的耕作！但蚯蚓的重要性遠不止于此，這個隱秘而偉大的地下精靈，從方方面面守護土壤健康和人類健康。

勤懇耕作的“樸實農(nóng)夫”

蚯蚓以土壤為家，通過在土壤中進食并推動身體穿透壓實的土壤來形成自己的洞穴。據(jù)統(tǒng)計，暴露在土壤不同深度的蚯蚓洞穴數(shù)可高達800個/m2。蚯蚓形成的洞穴不僅有助于增加土壤透氣性和疏松度，同時還會幫助土壤形成良好的團粒結(jié)構(gòu)，有效調(diào)控土壤水肥，影響土壤微生物和酶活性。從蚯蚓的生態(tài)類型來看，體型較小的表層種蚯蚓主要以地表腐爛的枯枝落葉為食，能夠顯著提高土壤中微團聚體的占比，而體型大的深層種和內(nèi)層種蚯蚓則能夠促進土壤中大團聚體的產(chǎn)生。同時，土壤顆粒間和團聚體間的孔隙也會顯著增加，提高土壤的呼吸速率?？梢?，蚯蚓是維持土壤結(jié)構(gòu)的重要主力軍。

蚯蚓攝食和排泄的能量也十分驚人，對土壤中能量的再分配起關(guān)鍵作用。在熱帶稀樹草原中，蚯蚓每年攝取食物的總能量可高達11 750 kJ/m2，蚓糞可排出能量10 700 kJ/m2（蚯蚓種群密度為20條/m2）。蚓糞還是提高土壤孔隙度的另一有效方法。從外觀上看，蚓糞的粒徑與優(yōu)質(zhì)土壤的團粒結(jié)構(gòu)相吻合，其較高的孔隙度同樣有助于形成和維持土壤結(jié)構(gòu)。此外，蚓糞中還含有大量的氮、磷、鉀等無機鹽，腐殖酸，植物生長激素，有益微生物等，不僅大大提升土壤肥力，還可以防治病蟲害。

近年來，機械化耕作方式和過度耕作大大降低了土壤動物的數(shù)量，引發(fā)土壤板結(jié)、退化等問題。要想從根本上恢復(fù)土壤健康并使其可持續(xù)，保護蚯蚓這樣勤懇耕作的“樸實農(nóng)夫”，以自然的方式疏松土壤、維持養(yǎng)分循環(huán)才是正確選擇。

默默無聞的“濟世良醫(yī)”

土壤是一個“活的生命體”，雖然具有強大的緩沖能力，但若長年經(jīng)歷高強度的耕作和破壞，土壤也會生病。目前，我國鹽堿土總面積約15億畝，耕地中殘留2×106噸地膜，耕地土壤重金屬點位超標率19.4%，0～20 cm表層土壤中抗生素的平均檢出率竟高達58%！污染土壤正在向我們求救。俗話說“上醫(yī)治未病”。恰巧，一直生活在土壤中的蚯蚓早已形成一套獨特的醫(yī)療手法幫助土壤防“未病”，并能在一定程度上治療疾病。

蚯蚓活動強烈影響土壤特性，能夠改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性。蚯蚓還有獨特的腸道環(huán)境：pH中性、厭氧、高數(shù)量/高質(zhì)量的底物和本地微生物群落，能夠為污染物的降解提供最佳場所。蚯蚓體內(nèi)還有強大的解毒酶系統(tǒng)，因此，在保護自身免于脅迫環(huán)境條件下活性氧自由基造成的細胞結(jié)構(gòu)損傷的同時，它可以為土壤有效解毒，如減少砷、鎘、鉻等重金屬污染，促進抗生素、農(nóng)藥等污染物降解等。我們課題組之前的研究發(fā)現(xiàn)上海農(nóng)田土壤中常見蚯蚓——威廉腔蚓（Metaphire guillelmi）——就能幫助將土壤中四環(huán)素的降解率提升13.7%～29.0%，還能有效縮短四環(huán)素的半衰期，同時還提高了農(nóng)田土壤中全氮、有效磷和全鉀含量。我們還發(fā)現(xiàn)，蚯蚓能夠促進土壤中洛克沙砷的降解，增強土壤砷還原和甲基化功能。在鹽堿化農(nóng)田土壤中，蚯蚓和真菌還能協(xié)同降低土壤pH值，減少土壤中以氮為消耗源的微生物甲基桿菌屬的數(shù)量，刺激土壤氮礦化，促進作物對氮的吸收。微塑料和抗生素抗性基因（ARGs）是新型的農(nóng)田土壤污染物，也是全球性熱點問題。而蚯蚓作為農(nóng)田醫(yī)者，對它們帶來的污染也有一定療效。研究人員發(fā)現(xiàn)蚯蚓不僅可以通過砂囊將大顆粒塑料磨碎為小顆粒，還可以有效降解微塑料，因為它腸道內(nèi)含有可以降解微塑料的細菌。蚯蚓還可以減少土壤中ARGs的宿主細菌，并通過改變微生物的共現(xiàn)模式，減少細菌的連通性，減緩ARGs的擴散。

然而，萬事皆有度。必須引起我們重視的是，作為醫(yī)者，蚯蚓本身也在抵抗環(huán)境污染物對其造成的損傷，當污染物超過一定閾值，蚯蚓的生命也會受到威脅。朱永官院士曾多次在報告中指出，“土壤-植物-人群（動物）”連續(xù)體中的土壤健康是實現(xiàn)全球提倡的“全健康”的核心之一。而蚯蚓和其他土壤動物構(gòu)成的土壤食物網(wǎng)又是土壤健康的基石，一旦它們受損，又有誰能為我們的健康保駕護航？！

變廢為寶的“回收專員”

作為生態(tài)系統(tǒng)中重要的分解者，蚯蚓從不挑食。除了土壤，枯枝落葉、廚余垃圾、畜禽糞便等都能滿足它的味蕾。蚯蚓的吞吐能力很強大。它們每天能攝取相當于自身體重1.0～1.7倍的食物，并排出約一半體重的蚓糞。蚓糞不是無情物，落入泥土更護花。由于營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，且易于植物吸收利用，蚓糞常被譽為“有機肥之王”。也正因此，蚯蚓又扮演起“廢棄物回收專員”的角色。據(jù)統(tǒng)計，每年每畝蚯蚓可消耗400 噸有機廢棄物，1噸糞便可以喂養(yǎng)60～70 kg蚯蚓，生產(chǎn)300～500 kg蚯蚓糞肥。

蚯蚓這一才能終于在20世紀70年代被人們發(fā)現(xiàn)。1978年，美國紐約州第一次舉辦了“污泥管理中土壤生物的利用”研討會，重點討論了蚯蚓對污水污泥和生物固體的處理；英國緊隨其后，從1980年開始研究使用蚯蚓處理各種動物糞便，如豬糞、牛糞等；1985年在意大利舉行的國際蚯蚓生態(tài)學(xué)大會首次設(shè)置了蚯蚓和廢物管理的分論壇；1988年，蚯蚓廢棄物處理和環(huán)境管理研討會在英國劍橋舉辦。之后，許多國家陸續(xù)開展了商業(yè)化蚯蚓堆肥項目的研究。

我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，在滿足14億人口糧食需求的同時，也產(chǎn)生了年產(chǎn)量超40億噸的有機廢棄物，主要包括作物秸稈（20%）和畜禽糞便（70%）。盡管我國農(nóng)作物秸稈綜合利用率達88.1%，畜禽糞便利用率達78.3%，但個別地區(qū)有機廢棄物的處置率仍然較低，與我國農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的目標存在差距。因此，利用蚯蚓堆肥技術(shù)改善農(nóng)業(yè)廢棄物資源化處理現(xiàn)狀，能更好地實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的多元化利用和無害化效果，促進營養(yǎng)元素循環(huán)。

天然健康的“藥食同源”

看過電影《流浪地球》的觀眾對“地下城的人們將蚯蚓干作為饋贈佳品”的場景一定不陌生。這可不是導(dǎo)演的隨意杜撰，而是有科學(xué)依據(jù)的。和我們?nèi)粘ＵJ為的高蛋白食物相比，蚯蚓可謂妥妥的贏家。以干物質(zhì)計，蚯蚓體內(nèi)蛋白質(zhì)含量占54.6%～59.4%，是大豆的1.55倍、雞蛋的5倍。各種氨基酸的含量也遠超我們熟知的魚、干果和牛肝。蚯蚓體內(nèi)還富含多種維生素、礦物質(zhì)和微量元素。只要在動物飼料中添加約5%的蚯蚓總量，就能明顯促進畜禽生長，增強動物免疫力，提升肉蛋品質(zhì)。我國蛋白源飼料嚴重缺乏，2022年進口大豆量為9108萬噸，年進口價值4000多億元。將蚯蚓作為蛋白原料是解決我國蛋白依賴的有效途徑之一。

藥食同源，蚯蚓很早就出現(xiàn)在我國的醫(yī)書上?，F(xiàn)存最早的中藥學(xué)專著《神農(nóng)本草經(jīng)》中就提出蚯蚓可以“清熱定驚、通絡(luò)、平喘、利尿”。雖然蚯蚓作為重要的傳統(tǒng)中藥材使用已有超過2300年的歷史，但目前被《中華人民共和國藥典》（2020版）認可的“地龍”僅有4種蚯蚓的干燥體，分別為主要分布在江浙滬一帶的3種滬地龍——櫛盲遠盲蚓（Amynthas pectinifera）、威廉腔蚓、通俗腔蚓（Metaphire vulgaris）——以及分布在兩廣地區(qū)的1種廣地龍——參狀遠盲蚓（Amynthas aspergillum）。地龍的化學(xué)成分主要為氨基酸類、堿基類、核苷類、脂肪酸類等，具有抗凝血、抗血栓、抗腫瘤、抗高血壓、調(diào)節(jié)免疫、促進創(chuàng)面愈合等作用，臨床常用于高熱神昏、肺熱咳喘、半身不遂等癥的治療，常以身痛逐瘀湯、補陽還五湯、腦心通膠囊等方劑形式治療心腦血管疾病。除地龍外，其他蚯蚓的提取物也已經(jīng)在臨床上得到應(yīng)用，如用于抑制血栓形成，減小腦梗死面積，改善腦缺血區(qū)供血的處方藥蚓激酶，就是從人工養(yǎng)殖的赤子愛勝蚓（Eisenia foetida）中提取的。

結(jié)語

截至目前，全球共有陸棲蚯蚓6000余種，我們國家就有706種（大都保存于我們建設(shè)的蚯蚓標本館中）。它們與我們的環(huán)境健康、人類健康密切相關(guān)。然而，隨著工業(yè)化、城市化的發(fā)展，包括蚯蚓在內(nèi)的所有生物的生存區(qū)域不斷被壓縮，生存環(huán)境不斷惡化。更有甚者，為了牟取經(jīng)濟利益，不斷上演電捕蚯蚓事件。我們在每年例行的蚯蚓調(diào)查中也痛心地發(fā)現(xiàn)，很多蚯蚓的身影已經(jīng)不見了。覆巢之下，安有完卵？作為最重要的土壤動物之一，蚯蚓多樣性和數(shù)量的急劇減少會導(dǎo)致土壤質(zhì)量持續(xù)下降，植物無法健康生長。為了獲取足夠的食物，農(nóng)戶不得不施用更多的化肥農(nóng)藥，進一步加劇土壤的破壞，周而復(fù)始，成了一個近乎無解的死循環(huán)。任何一種現(xiàn)存生物與自然環(huán)境之間都是經(jīng)過大自然億萬年的演化形成的平衡，最和諧，但也脆弱。若我們涸澤而漁，焚林而獵，長此以往，整個生態(tài)環(huán)境的平衡就會被打破，最終將影響人類的生存。

為保護我們的耕地，保護我們的農(nóng)業(yè)，保護我們自己，“拯救蚯蚓”之路開啟了。2022年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家林草局、國家市場監(jiān)管總局等7個部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強野生蚯蚓保護 改善土壤生態(tài)環(huán)境的通知》。我們也與上海市長寧檢察院、拼多多共同攜手參與蚯蚓保護的“綠網(wǎng)計劃”。2023年中央一號文件《中共中央國務(wù)院關(guān)于做好2023年全面推進鄉(xiāng)村振興重點工作的意見》首次提出“要嚴厲打擊電捕蚯蚓等破壞土壤行為”。同年6月，國家林業(yè)和草原局也將利用強度大、資源消耗量高的四種蚯蚓列入《有重要生態(tài)、科學(xué)、社會價值的陸生野生動物名錄》。

作為長期從事蚯蚓研究的科研人員，我們這20年來，每年都會赴全國各地調(diào)查蚯蚓資源，目前我們的腳印已遍布近20個省市和自治區(qū)，于3500多個樣點獲得10萬余條標本。2019年，我們建立了全國唯一的蚯蚓標本館，所有采集的標本均保存于此，為蚯蚓物種多樣性的保護提供有力支持。同時，為了打破公眾對蚯蚓的刻板印象，激發(fā)公眾對蚯蚓、土壤動物以及生態(tài)環(huán)境的重視和保護意識，我們還于2022年創(chuàng)建了微信公眾號——“蚓言”——并通過海上科普講壇、超星名師講壇、上海新聞廣播電臺、上海自然博物館等平臺開展相關(guān)的科普講座。國內(nèi)也有很多科研團隊與我們一起致力于蚯蚓修復(fù)污染土壤、蚯蚓資源化利用有機廢棄物、蚯蚓藥用價值開發(fā)等方面的研究，不斷挖掘小小蚯蚓的巨大價值。當然，我們還希望更多的人參與到蚯蚓的相關(guān)研究或科普宣傳中。如蚯蚓的產(chǎn)業(yè)化研究，以養(yǎng)代捕，用養(yǎng)殖的方式緩沖野生蚯蚓捕殺，既保證蚯蚓作為中藥材的安全供應(yīng)，也保障其種群的健康發(fā)展。同時，讓包括蚯蚓在內(nèi)的生物多樣性的保護成為公眾意識。此外，進一步健全相關(guān)法律法規(guī)，如考慮制定《土壤動物保護法》，用法律規(guī)范行為，切實立法保護蚯蚓在內(nèi)的重要生物。而對于我們普通民眾，如果可以不傷害蚯蚓，甚至在雨后把迷路的蚯蚓放回到草叢里或者泥土上，那都是對蚯蚓和生態(tài)環(huán)境保護的善舉。

蚯蚓是個隱秘而偉大的地下精靈，保護蚯蚓就是保護我們賴以生存的土地，保護我們的家園。尊重自然、順應(yīng)自然、保護自然方能守護我們的全健康！

本文根據(jù)筆者在上海市科學(xué)技術(shù)普及志愿者協(xié)會主辦的“海上科普講壇”上的報告撰寫而成