塵土的外殼:人類活動對沙漠表土的破壞可能會嚴重危害環境

沙漠土壤擁有一層至關重要的生物結皮,它對於固定氮(一種重要的植物養分)至關重要,並能避免產生遊移塵埃的侵蝕。當結皮受損時,沙塵暴就會肆虐,附近社群的居民會開始劇烈咳嗽,積雪會提前融化,並會產生一系列不良後果。美國地質調查局的傑恩·貝爾納普是世界上生物結皮方面的頂尖專家,她發出了明確的呼籲,我們應該停止把這種生態寶藏當作塵土來對待。需要採取諸如限制越野車輛之類的措施來保護沙漠結皮。以下是《大眾科學》一月刊中刊登的採訪的後續部分。

即使結皮破損,它還能發揮作用嗎?
實際上,不能。固氮作用需要在厭氧環境中發生,因此當您破壞結皮時,您會給它充氣,當您給它充氣時,固氮作用基本上就停止了。結皮中的微生物也具有光合作用,因此它們必須在表面上,如果土壤被攪動,它們被埋起來,就會死亡。我們談論氮和碳的固定,但實際上這些生物所發揮的最重要作用是穩定土壤,因為沙漠是植物覆蓋率低、風力大的地方,如果沒有這些生物形成土壤結皮,就不會有穩定的土壤。

世界其他沙漠中也有結皮嗎?
每個沙漠都有,但是,在給定的沙漠中,有些區域結皮很少。對於移動的沙丘,沙丘本身幾乎沒有任何東西,但是在沙丘內部區域,您可能會發現好東西。不過,如果你從全球來看,移動的沙丘並不多。大多數沙漠是半固定沙丘或固定沙丘或更多的黏土,它們上面有很好的土壤結皮。所有這些沙漠,除了像阿塔卡瑪沙漠那樣極度乾旱的沙漠,都有結皮。你也有像中亞地區那樣擁有像戈壁這樣的石質沙漠。它們有大量的石頭覆蓋,而且顏色是深黑色的,溫度很高,但土壤表面所含的生命非常少。雖然不是完全沒有,但確實很少,所以我不太確定是否應該將它們視為土壤,作為生物結皮;它們有很好的物理結皮,但它們實際上沒有生物結皮。


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其他地方在保護它們的結皮方面做得更好嗎?
沒有人積極主動地採取行動,因為坦率地說,對幾乎所有人來說,沙漠仍然基本上是荒地,而且在其他國家,沙漠受到的干擾肯定更多。就像美國一樣,人們不知道他們造成的損害。人們只是不知道有理由保護它們,而且即使他們知道,坦率地說,當涉及到吃飯和擔心它之間時,你還是要吃飯。

其他國家的問題比美國更關乎生死,我不太確定他們是否會有機會擔心結皮的問題,這當然是一個負反饋迴圈。因為他們越不擔心,土壤就越貧瘠,所以這是一個向下螺旋的過程。好訊息和壞訊息是,向下螺旋需要很長時間,所以我想這就是好訊息吧。100年後,他們將不知道自己失去了什麼。

您的大部分研究都是在國家公園進行的。他們如何為氣候變化做準備?
嗯,公園實際上陷入了兩難境地,因為他們應該保護景觀,但在氣候變化的情況下這有點困難。他們正在進行一場深刻的反思,即成為一個公園意味著什麼?我的意思是,當你可以說“好吧,我們不放牧牛群”時,我們大概知道這意味著什麼,但是你如何處理區域氮解決方案,如何處理區域空氣汙染,如何處理區域粉塵生產?我認為我們首先需要認識到的是,已經沒有任何自然系統了。一切都是被管理的,因為一切都受到人類的影響。我們沒有任何未受影響的系統,因此現在的問題是如何在考慮到你確實存在區域空氣汙染(無論是氮沉降還是灰塵或其他)的情況下儘可能保持事物的自然狀態——這對公園來說真的很難。所以我認為有一件事是確保他們堅持監測,他們正在這樣做,這樣他們就可以瞭解其資源的狀況和趨勢。

例如,我一直鼓勵他們將已使用區域與未使用區域進行比較。大多數公園都有比其他區域使用得多的區域(公眾使用),因此他們可以比較這些區域。我們在峽谷地國家公園和拱門國家公園很幸運,因為我們實際上有一些從未被牲畜放牧過且幾乎沒有人訪問過的區域,因此我們很清楚什麼是區域變化,什麼是直接訪問變化。我們已經測量植被20年了,所以我們也可以用它來說,“哇,我們正在失去草地”,例如——我們確實在失去草地——然後說,“好的,公園,你知道,你們正在失去草地,而且你們在從未被放牧過且無人訪問的地區正在失去草地,而且你們在從未被放牧過且無人訪問的地區正在失去地衣,膠衣。因此,如果你看到它發生在人多的地區,那不是管理的結果。”這也使公園作為利用率更高的景觀(如土地管理局的土地)的比較變得非常有價值,因為我們現在可以區分什麼是氣候變化,什麼是土地利用。讓我舉一個例子:我一直認為他們失去地衣和草的原因是放牧,坦率地說,我錯了。我認為他們加速了這一過程,但他們本身並沒有造成這一過程。

最後,一個至關重要的問題:為什麼沙漠花在下雨後會開花?
當你遇到潮溼年份時,就會出現大量的一年生植物,所以,是的,水分很重要,但不僅僅是水分。這還與結皮有關。當你兩個潮溼年份之間相隔很長時間時,土壤中會積累大量的養分,而這些養分的積累歸功於這些生物。它們會被很小的降雨事件啟用,比如一毫米的降雨就會啟用它們,它們會固定氮和碳。因此,當降雨時,就會有大量的養分湧現。

Brendan Borrell is a freelance journalist based in Brooklyn, New York. He writes for Bloomberg Businessweek, Nature, Outside, 大眾科學, and many other publications, and is the co-author (with ecologist Manuel Molles) of the textbook Environment: Science, Issues, Solutions. He traveled to Brazil with the support of the Mongabay Special Reporting Initiative. Follow him on Twitter @bborrell.

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Gary Stix, senior editor of mind and brain topics at 大眾科學, edits and reports on emerging advances that have propelled brain science to the forefront of the biological sciences. Stix has edited or written cover stories, feature articles and news on diverse topics, ranging from what happens in the brain when a person is immersed in thought to the impact of brain implant technology that alleviates mood disorders such as depression. Before taking over the neuroscience beat, Stix, as 大眾科學's special projects editor, was responsible for the magazine's annual single-topic special issues, conceiving of and producing issues on Albert Einstein, Charles Darwin, climate change and nanotechnology. One special issue he oversaw on the topic of time in all of its manifestations won a National Magazine Award. With his wife Miriam Lacob, Stix is co-author of a technology primer called Who Gives a Gigabyte? A Survival Guide for the Technologically Perplexed.

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