如同斑驳的补丁一样覆盖大地的这层薄薄的土壤,它的分布决定着人类和陆地上其他各种动物的生存。若没有土壤,陆地植物就不能生长,没有了植物,动物就无法生存。
如果说我们以农业为基础的生命完全依赖于土壤的话,那么同样真实的是,土壤也依赖于生物。土壤的起源与其所保持的天然特性都与动植物密切相关。土壤在某种程度上是生命创造的,它产生于很久以前生物与非生物的相互作用。当火山喷出炽热的岩浆时,当河水流过光秃秃的岩石冲刷了坚硬的花岗岩时,当冰霜严寒凿碎了岩石时,原始的能成为土壤的物质得以聚集,于是就形成最原始的土壤物质。接着,生物开始施展自己的魔法,一点一点地,无生命的材料变成了土壤。岩石的第一层覆盖物——地衣,利用它分泌的酸性物质促进了岩石的分解,也为其他生命造就了栖息之地。地衣的碎屑、微小昆虫的外壳、海洋动物的残骸形成了原始的土壤。在土壤的缝隙里,藓类植物开始驻扎。
原始生命不仅创造了土壤,还孕育了土壤中丰富多样的生命物质。如果不是这样,土壤将变得贫瘠而毫无生机。正由于土壤中无数有机体的存在和活动,才能为地球织就一件绿色的外衣。
土壤处于无始无终的无限循环之中,总是处于不断变化的状态。岩石的分解、有机物质的腐烂、氮和其他气体随雨水落下,新的物质会不断被添加到土壤中。与此同时,有的生物暂时借走了一些物质。在这一过程中,微妙而又重要的化学变化时时刻刻都在进行,把来自空气和水的元素转化成有用的物质。在这些变化中,生物体起着活性剂的作用。
研究黑暗的土壤王国中生存的众多生物是件趣事,但也是最为人所忽视的。对于土壤中有机物之间的关系,以及它们同土壤与地上世界的联系,我们了解得太少。土壤中最基本的就是那些最小的生物——看不见的细菌和丝状的真菌。关于它们的数据都是些天文数字。一小勺表层土可能含有数以亿计的细菌。尽管体积微小,但在一英尺厚的一英亩肥沃土壤的表层土中,细菌的总重量可达1000磅。长长的、丝状的放线菌数量虽然不及细菌,但是由于体积更大,等量土壤中所含放线菌的总重量与细菌相差无几。这些菌类,与称为藻类的绿色细胞一起,组成了土壤中的微植物世界。
细菌、真菌以及藻类是腐烂的主要媒介,它们把动植物的残骸还原成矿物成分。如果没有这些微小的植物,各种元素参与的庞大循环系统(例如碳、氮在土壤、空气和生物组织中的运动)就无法进行。譬如,如果没有固氮菌,即使处在含氮丰富的空气包围中,植物也会因缺氮而死亡。其他生物可以释放二氧化碳,而二氧化碳像碳酸一样起到分解岩石的作用。土壤中的其他微生物也起到氧化和还原的作用,使一些矿物质如铁、锰和硫等变得易于被植物吸收。
土壤中还存在着数量巨大的微小螨类,以及叫作弹尾虫的原始无翅昆虫。尽管体型微小,但它们在分解植物残枝、把森林的地面杂物转化为土壤方面发挥着重要作用。这些微小生物的特性让人难以置信。例如,一些螨类只有在云杉掉落的针叶里才能生存。它们隐藏在树叶里,消化掉针叶的内部组织。它们的任务完成后,针叶只剩下一具空壳。在处理大量落叶方面最令人惊奇的要数土壤和林地中的一些小昆虫了。它们会把叶子浸软,然后再消化,从而加快了分解物与地表土的混合。