尘土的外壳:人类活动对沙漠表土的破坏可能会严重危害环境

沙漠土壤拥有一层至关重要的生物结皮,它对于固定氮(一种重要的植物养分)至关重要,并能避免产生游移尘埃的侵蚀。当结皮受损时,沙尘暴就会肆虐,附近社区的居民会开始剧烈咳嗽,积雪会提前融化,并会产生一系列不良后果。美国地质调查局的杰恩·贝尔纳普是世界上生物结皮方面的顶尖专家,她发出了明确的呼吁,我们应该停止把这种生态宝藏当作尘土来对待。需要采取诸如限制越野车辆之类的措施来保护沙漠结皮。以下是《大众科学》一月刊中刊登的采访的后续部分。

即使结皮破损,它还能发挥作用吗?
实际上,不能。固氮作用需要在厌氧环境中发生,因此当您破坏结皮时,您会给它充气,当您给它充气时,固氮作用基本上就停止了。结皮中的微生物也具有光合作用,因此它们必须在表面上,如果土壤被搅动,它们被埋起来,就会死亡。我们谈论氮和碳的固定,但实际上这些生物所发挥的最重要作用是稳定土壤,因为沙漠是植物覆盖率低、风力大的地方,如果没有这些生物形成土壤结皮,就不会有稳定的土壤。

世界其他沙漠中也有结皮吗?
每个沙漠都有,但是,在给定的沙漠中,有些区域结皮很少。对于移动的沙丘,沙丘本身几乎没有任何东西,但是在沙丘内部区域,您可能会发现好东西。不过,如果你从全球来看,移动的沙丘并不多。大多数沙漠是半固定沙丘或固定沙丘或更多的黏土,它们上面有很好的土壤结皮。所有这些沙漠,除了像阿塔卡玛沙漠那样极度干旱的沙漠,都有结皮。你也有像中亚地区那样拥有像戈壁这样的石质沙漠。它们有大量的石头覆盖,而且颜色是深黑色的,温度很高,但土壤表面所含的生命非常少。虽然不是完全没有,但确实很少,所以我不太确定是否应该将它们视为土壤,作为生物结皮;它们有很好的物理结皮,但它们实际上没有生物结皮。


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其他地方在保护它们的结皮方面做得更好吗?
没有人积极主动地采取行动,因为坦率地说,对几乎所有人来说,沙漠仍然基本上是荒地,而且在其他国家,沙漠受到的干扰肯定更多。就像美国一样,人们不知道他们造成的损害。人们只是不知道有理由保护它们,而且即使他们知道,坦率地说,当涉及到吃饭和担心它之间时,你还是要吃饭。

其他国家的问题比美国更关乎生死,我不太确定他们是否会有机会担心结皮的问题,这当然是一个负反馈循环。因为他们越不担心,土壤就越贫瘠,所以这是一个向下螺旋的过程。好消息和坏消息是,向下螺旋需要很长时间,所以我想这就是好消息吧。100年后,他们将不知道自己失去了什么。

您的大部分研究都是在国家公园进行的。他们如何为气候变化做准备?
嗯,公园实际上陷入了两难境地,因为他们应该保护景观,但在气候变化的情况下这有点困难。他们正在进行一场深刻的反思,即成为一个公园意味着什么?我的意思是,当你可以说“好吧,我们不放牧牛群”时,我们大概知道这意味着什么,但是你如何处理区域氮解决方案,如何处理区域空气污染,如何处理区域粉尘生产?我认为我们首先需要认识到的是,已经没有任何自然系统了。一切都是被管理的,因为一切都受到人类的影响。我们没有任何未受影响的系统,因此现在的问题是如何在考虑到你确实存在区域空气污染(无论是氮沉降还是灰尘或其他)的情况下尽可能保持事物的自然状态——这对公园来说真的很难。所以我认为有一件事是确保他们坚持监测,他们正在这样做,这样他们就可以了解其资源的状况和趋势。

例如,我一直鼓励他们将已使用区域与未使用区域进行比较。大多数公园都有比其他区域使用得多的区域(公众使用),因此他们可以比较这些区域。我们在峡谷地国家公园和拱门国家公园很幸运,因为我们实际上有一些从未被牲畜放牧过且几乎没有人访问过的区域,因此我们很清楚什么是区域变化,什么是直接访问变化。我们已经测量植被20年了,所以我们也可以用它来说,“哇,我们正在失去草地”,例如——我们确实在失去草地——然后说,“好的,公园,你知道,你们正在失去草地,而且你们在从未被放牧过且无人访问的地区正在失去草地,而且你们在从未被放牧过且无人访问的地区正在失去地衣,胶衣。因此,如果你看到它发生在人多的地区,那不是管理的结果。”这也使公园作为利用率更高的景观(如土地管理局的土地)的比较变得非常有价值,因为我们现在可以区分什么是气候变化,什么是土地利用。让我举一个例子:我一直认为他们失去地衣和草的原因是放牧,坦率地说,我错了。我认为他们加速了这一过程,但他们本身并没有造成这一过程。

最后,一个至关重要的问题:为什么沙漠花在下雨后会开花?
当你遇到潮湿年份时,就会出现大量的一年生植物,所以,是的,水分很重要,但不仅仅是水分。这还与结皮有关。当你两个潮湿年份之间相隔很长时间时,土壤中会积累大量的养分,而这些养分的积累归功于这些生物。它们会被很小的降雨事件激活,比如一毫米的降雨就会激活它们,它们会固定氮和碳。因此,当降雨时,就会有大量的养分涌现。

Brendan Borrell is a freelance journalist based in Brooklyn, New York. He writes for Bloomberg Businessweek, Nature, Outside, 大众科学, 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 大众科学, 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 大众科学'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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