譯 修

　　頂著美國(guó)猶他州當(dāng)空的烈日，在干燥熾熱的陽(yáng)光下，薩莎.里德正悉心培育著一個(gè)個(gè)“土塊”。它們實(shí)際上是植物、細(xì)菌、地衣與真菌等的集合體。里德是一名生態(tài)學(xué)家，她正在培育的是隱花植物土壤。

　　隱花植物土壤也被稱(chēng)作“生物結(jié)皮”，是一種薄層生物組織群落。在干旱地區(qū)，這些群落會(huì)在土壤表面形成一層獨(dú)特的結(jié)皮，雖然并不起眼，卻在地球的旱地生態(tài)系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色。它們不僅有助于將松散的土壤顆粒膠結(jié)在一起，防止水土流失，還能夠保持土壤水分，為其他微生物提供棲息之所，為土壤補(bǔ)充氮元素。

　　| 氣候威脅 |

　　乍看之下，生物結(jié)皮就像是與周遭土壤顏色不同的斑塊。但如果湊近仔細(xì)觀察，這些斑塊就變成了由深色小土塊組成的馬賽克圖案，上面布滿了小小的苔蘚和不太起眼的地衣。不過(guò)，這只是生物結(jié)皮的一種形態(tài)，它們也可能看起來(lái)與普通板結(jié)的土壤極為相似。盡管踩上去嘎吱作響的生物結(jié)皮就像一堆脆脆的落葉，讓人忍不住想要上去踩踏一番，但如果真的這么做了，那可就鑄成大錯(cuò)了。因?yàn)橐坏┢茐?，這些生物結(jié)皮可能需要數(shù)十年才能再生。

　　如今，除了人為踩踏造成的破壞，生物結(jié)皮還面臨另一種由人類(lèi)活動(dòng)帶來(lái)的威脅：氣候變化。因此，研究人員正在積極展開(kāi)研究工作，以加深對(duì)生物結(jié)皮的理解，并探尋修復(fù)它們的方法。

　　“目前我們非常忙碌，同時(shí)也感到非常興奮。我們正在逐步探索，可以說(shuō)是摸著石頭過(guò)河。”安妮塔·安東寧卡說(shuō)。她是一位植物與土壤生態(tài)學(xué)家，在美國(guó)北亞利桑那大學(xué)從事生物結(jié)皮的研究工作。她指出，生物結(jié)皮廣泛存在于旱地生態(tài)系統(tǒng)中，這些生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要，但在全球范圍內(nèi)，它們也是退化最嚴(yán)重的生態(tài)系統(tǒng)之一。隨著旱地的退化，生物結(jié)皮的覆蓋率會(huì)逐漸減少，土壤肥力也會(huì)隨之下降。失去保護(hù)的土壤顆粒將變得松散，容易被風(fēng)吹走。同時(shí)，滲入地下的水量也會(huì)減少。甚至碳循環(huán)也可能受到影響，因?yàn)闃?gòu)成生物結(jié)皮的許多微小生物都能吸收二氧化碳。

　　| 具有生命力的皮膚 |

　　地球約12%的陸地表面被生物結(jié)皮覆蓋，它們廣泛分布于全球各大洲。生物結(jié)皮的主要組成部分是一類(lèi)能夠進(jìn)行光合作用的原核生物——藍(lán)細(xì)菌。在代謝過(guò)程中，藍(lán)細(xì)菌會(huì)形成具有黏性的細(xì)絲，這些細(xì)絲在風(fēng)沙土中如同膠水一般，能夠?qū)⑼寥李w粒粘結(jié)在一起，形成硬殼狀的表面，從而為其他真菌和細(xì)菌的附著提供基礎(chǔ)。然而，生物結(jié)皮的成分并非一成不變，其具體組成會(huì)因所處環(huán)境的不同而有所差異。除了真菌和細(xì)菌外，生物結(jié)皮還可以包含細(xì)小的苔蘚、地衣以及微型藻類(lèi)。例如，在美國(guó)猶他州摩押這類(lèi)較為濕潤(rùn)的沙漠地區(qū)，苔蘚是生物結(jié)皮的主要成分；而在內(nèi)華達(dá)州米德湖附近富含石膏的土壤中，地衣則占據(jù)主導(dǎo)地位?？偟膩?lái)說(shuō)，有些生物結(jié)皮成分豐富，包含上述所有提到的生物，而有些則相對(duì)單一。但無(wú)論成分如何，它們都是荒漠土地上一層具有生命力的“皮膚”。

　　“它們給土壤穿上了一層鎧甲。”美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)的微生物學(xué)家費(fèi)蘭·皮切爾說(shuō)。他在大約20年前開(kāi)始研究生物結(jié)皮，當(dāng)時(shí)人們對(duì)它們的了解還非常有限。在2023年發(fā)表于《微生物學(xué)年評(píng)》期刊的文章中，皮切爾概述了過(guò)去幾十年里研究人員對(duì)生物結(jié)皮的認(rèn)識(shí)進(jìn)展以及未來(lái)需要進(jìn)一步研究的方向。“在這二三十年里，我們已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)展。”他說(shuō)。

　　然而，生物結(jié)皮如今正面臨新的威脅。多項(xiàng)研究表明，氣候變暖的加劇和降水量的變化都會(huì)對(duì)生物結(jié)皮構(gòu)成嚴(yán)重威脅。生物結(jié)皮對(duì)溫度升高以及降水量的波動(dòng)極為敏感，無(wú)論是長(zhǎng)時(shí)間的干旱還是異常增多的降水，都可能對(duì)其造成損害，具體影響則取決于它們所處的地理位置。模型預(yù)測(cè)，在未來(lái)65年內(nèi)，氣候變化可能會(huì)導(dǎo)致生物結(jié)皮的覆蓋面積減少25%至40%。

　　| 拯救生物結(jié)皮 |

　　為了防患于未然，里德正與美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的其他生態(tài)學(xué)家同事緊密合作，加快研究如何在野外環(huán)境中讓生物結(jié)皮恢復(fù)生長(zhǎng)。在她所在的這片堪稱(chēng)全球最大的野外培育場(chǎng)中，針對(duì)生物結(jié)皮修復(fù)的研究主要集中在三個(gè)方面。

　　首先，研究團(tuán)隊(duì)致力于尋找最適宜生物結(jié)皮生長(zhǎng)和移植的環(huán)境。起初，研究人員在溫室內(nèi)培育生物結(jié)皮群落，取得了顯著的成功。然而，里德發(fā)現(xiàn)，由于溫室環(huán)境過(guò)于安逸，這些生物結(jié)皮一旦被移植到戶(hù)外，便很難繼續(xù)存活。因此，她現(xiàn)在安排一部分生物結(jié)皮直接在野外培育。“我們正嘗試讓它們適應(yīng)更為嚴(yán)苛的自然環(huán)境。”她說(shuō)。在野外，生物結(jié)皮能夠經(jīng)歷更接近自然狀態(tài)的環(huán)境條件，但研究團(tuán)隊(duì)仍會(huì)通過(guò)澆水和遮蔭等方式為它們提供一定的支持。

　　其次，研究人員正在探究生物結(jié)皮生長(zhǎng)所需的生物群落完整性。生物結(jié)皮具有自我修復(fù)能力，這意味著哪怕只是一小塊，最終也能重新生長(zhǎng)為完整的生物結(jié)皮。因此，一種培育方法是將生物結(jié)皮的碎片撒在地面上，讓它們自然生長(zhǎng)，類(lèi)似于播撒種子。但在野外，組成生物結(jié)皮的各個(gè)部分可能會(huì)以未知的方式協(xié)同發(fā)揮積極作用。因此，里德的研究重點(diǎn)是，如果將生物結(jié)皮培育成更大規(guī)模、更成熟的群落，是否會(huì)更有利于移植。“我們將它們單獨(dú)置于惡劣的環(huán)境中，期■ 2主以寫(xiě)可導(dǎo)所所皮皮蓋類(lèi)細(xì)苔蘚這（生是。1導(dǎo)的（、。不四處差菌蘚物（以生以）生的5為同圖地外異環(huán)種結(jié)2包物藍(lán)，、、物生。中主土境種衣，皮不細(xì)含結(jié)63物結(jié)、以壤導(dǎo)展生的類(lèi)除的同菌、皮細(xì)皮結(jié)7不了及地物的的示成和的4、皮；小的）了同微生真細(xì)結(jié)衣分地生84；的裸以為型未物皮而菌部會(huì)）是物衣3及。為以是結(jié)主和土有特結(jié)苔藻覆還因待它們能存活并茁壯成長(zhǎng)。”她說(shuō)，“然而，它們的實(shí)際生長(zhǎng)情況并沒(méi)有達(dá)到我們的預(yù)期。”于是，研究人員嘗試了一種新的修復(fù)方法，靈感來(lái)源于草皮。他們首先將小塊的生物結(jié)皮撒在防草布上——這是一種園林工人常用的薄織物。等這些生物結(jié)皮生長(zhǎng)起來(lái)后，研究人員會(huì)將防草布卷起，將其轉(zhuǎn)移到移植目的地，再重新鋪開(kāi)。盡管里德最初擔(dān)心卷起的過(guò)程會(huì)破壞生物結(jié)皮，但令她驚訝的是，這種方法奏效了。生物結(jié)皮不僅完好無(wú)損，而且在新環(huán)境中生長(zhǎng)得很好。不過(guò)，這種方法適用于一些小的、精心挑選的地點(diǎn)，例如步道旁，可能并不適合在整個(gè)地貌范圍內(nèi)大規(guī)模施行。

　　研究人員探究的第三個(gè)方面是，面對(duì)氣候變化時(shí)，在眾多生物結(jié)皮類(lèi)型中，是否存在更適用于修復(fù)工作的種類(lèi)。為此，里德和安東寧卡從更炎熱、更干燥的地區(qū)采集了生物結(jié)皮樣本（以此模擬美國(guó)西南部旱地未來(lái)可能呈現(xiàn)的氣候條件），并將這些樣本帶回培育場(chǎng)進(jìn)行培育。目前，他們正在監(jiān)測(cè)這些生物結(jié)皮移植后的生長(zhǎng)狀況。隨著它們的生長(zhǎng)，研究人員會(huì)篩選出那些生長(zhǎng)表現(xiàn)格外出色的種類(lèi)。

　　如今，為了將研究成果付諸實(shí)踐，里德、安東寧卡以及其他研究人員正與土地管理方展開(kāi)合作，包括國(guó)家公園、土地管理局以及美國(guó)林務(wù)局。“合作關(guān)系至關(guān)重要。”安東寧卡說(shuō)。例如，摩押培育場(chǎng)就是與北亞利桑那大學(xué)、大自然保護(hù)協(xié)會(huì)以及當(dāng)?shù)匾患曳菭I(yíng)利組織合作建立的。安東寧卡還提到，通過(guò)加強(qiáng)與土地管理方的合作，將來(lái)在遇到可能擾動(dòng)土壤的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目時(shí)，就有機(jī)會(huì)將生物結(jié)皮修復(fù)計(jì)劃納入其中。

　　為了保護(hù)生物結(jié)皮，干旱地區(qū)的人們?cè)谧约液笤阂部梢圆扇∫恍┖?jiǎn)單的措施。安東寧卡表示，如果業(yè)主計(jì)劃在自家院子里開(kāi)挖，需要破壞覆蓋有生物結(jié)皮的土壤，或者要在上面進(jìn)行建設(shè)，他們可以先將土壤上的生物結(jié)皮簡(jiǎn)單地收集起來(lái)，放在桶里，保持干燥和涼爽；待施工完成后，再將這些生物結(jié)皮撒回被擾動(dòng)的土壤上，或者撒在院子的其他地方。公眾同樣可以發(fā)揮重要作用。例如，盡量沿著步道行走，避免踩踏生物結(jié)皮，以及宣傳相關(guān)知識(shí)以提高人們的保護(hù)意識(shí)。畢竟，如果人們對(duì)生物結(jié)皮的存在一無(wú)所知，他們就很容易忽視腳下這一微小而重要的生態(tài)系統(tǒng)。

　　“趴下來(lái)，用手和膝蓋撐著地面仔細(xì)看看吧。”里德說(shuō)，“我們研究它們是因?yàn)樗鼈兒苤匾?，但它們的美以及?dú)特之處同樣值得人們關(guān)注。”

　　編輯：侯寅

關(guān)注讀覽天下微信， 100萬(wàn)篇深度好文， 等你來(lái)看……