微生物如何主宰洞穴？

賀秋芳

洞穴雖然是人類文明的起點，但微生物才是洞穴環境的主宰者，它們不僅對洞穴的形成、生長、生態具有決定性的作用，也為地球上早期的生命探測、如今的一些新藥開發起到了重要作用。

微生物在哪里？

洞穴系統各部分都廣泛分布著數量眾多的微生物，其含量達到每立方厘米106 個細胞以上。洞穴中生長的微生物包括古細菌、細菌、藻類、真菌、放線菌，其中，洞穴內的光照強度、酸堿度、濕度、溫度、含氧量等的差異決定了其中微生物種類和數量的差異。

洞穴環境的變化決定了洞穴中微生物的種類和數量，也決定著洞穴生態鏈結構和營養傳遞過程。不僅如此，科學家還發現多種微生物的礦化作用參與了洞穴中溶蝕和沉積形態的構成，也是洞穴中生物成礦的主要參與者。

硫氧化細菌，微觀世界的布景大師

硫氧化細菌是典型的化能自養細菌，它們將封閉洞穴中的單質硫氧化成硫酸，并將此作為能量供給洞穴中的其他生物。更重要的是，這些硫酸可以強烈地溶蝕洞穴圍巖中的碳酸巖，幫助洞穴完成“生長”。有科學家認為，美國列楚基耶洞和墨西哥光明洞等，主要是由微生物溶蝕作用造成的。而與之相反，藍細菌、假單胞菌、芽孢桿菌以及泉古菌門的多種微生物，能通過改變微環境酸堿度或者提供結核等方式，誘導或直接形成碳酸鈣結晶。這些碳酸鈣結晶構成了常見的石筍、鐘乳石、石花、鵝管石、卷曲石等。

硝化細菌，火藥的發明它也有功勞

洞穴中硝化細菌將土壤滲透水和蝙蝠、鼠類、雨燕等動物糞便中的氮轉化為硝酸鹽，然后在干燥的洞道中積累形成硝石土。硝石土是古代人類提煉和采集硝酸鹽礦的重要來源，重慶金佛山金佛洞中就留下了很多古人采鹽熬硝的遺跡，見證了中國古代制造黑火藥的久遠歷史。

而且，洞穴中還存在一類細菌可以氧化鐵和錳元素，生成鐵錳結殼（處于巖石表面厚達數毫米到數厘米的堅硬表層）。尤其在降雨較少的季節，這類微生物會在洞穴碳酸鹽沉積物的表面形成一層黑黃色的結皮，構成了你現在看到的淺黃、棕黃、棕黑到黑色的洞穴奇觀。

目前，世界上還有90%左右的洞穴人類尚未踏足，黑暗洞穴中的這些生命與光明中的生命截然不同，它們是有趣而多樣的。至于它們是如何適應這殘酷而且變化多樣的洞穴環境，則是留給人類的未解之謎。