小石榴說科普·山水林田湖草沙之沙⑥丨誰還沒有個(gè)皮膚呢？沙漠“大干皮”主打一個(gè)神奇

　　分布于新疆北部準(zhǔn)噶爾盆地的古爾班通古特沙漠，面積約4.88萬平方千米，其中97%為固定和半固定沙丘，是中國面積最大的固定、半固定沙漠。踏入這片沙漠，腳下出現(xiàn)大片灰黑色“地毯”，禁錮著細(xì)小沙粒，使其無法隨風(fēng)流動(dòng)。這些“地毯”其實(shí)是極端耐干苔蘚聚攏在一起所形成的生物土壤結(jié)皮。置身于浩瀚的沙漠，你可能不會留意到生物土壤結(jié)皮的存在，因?yàn)閺耐庥^上看，它是那么不起眼。但是，正是因?yàn)橛羞@一層土壤結(jié)皮的保護(hù)，顯著降低了起風(fēng)速度，有效維持了沙地的穩(wěn)定性。

　　生物土壤結(jié)皮是由生長于土壤表層和近地表數(shù)毫米內(nèi)的藍(lán)綠藻、苔蘚、地衣、真菌以及許多景觀中常見的其它隱花植物成分與土壤復(fù)合而形成的具有生命活性的復(fù)雜復(fù)合體。簡單來說，生物土壤結(jié)皮就是固定、半固定沙漠和戈壁灘地表常見的結(jié)皮現(xiàn)象，也被人們稱作“沙漠皮膚”。

　　組成生物結(jié)皮的細(xì)菌能夠分泌出一種胞外多糖，從而起到黏結(jié)沙粒的作用，真菌和放線菌的菌絲體也會協(xié)助捆綁沙粒。藻結(jié)皮中的一些絲狀藻類能分泌出黏性更強(qiáng)的多糖，使沙粒進(jìn)一步被膠結(jié)和捆綁在一起，地表穩(wěn)定性顯著增加。而處于演替階段后期的地衣和苔蘚結(jié)皮，具有比藻結(jié)皮更強(qiáng)的固沙能力。

　　生長在沙漠中的生物結(jié)皮，無論是單細(xì)胞的藻類，還是有根莖葉分化的苔蘚植物，都有一個(gè)共同的特點(diǎn)——綠色。綠色，意味著植物體能夠進(jìn)行光合作用，在可見光的照射下，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，并釋放出氧氣。也就是說，它們能進(jìn)行碳的固定。

　　生物土壤結(jié)皮還能增加土壤養(yǎng)分含量。生物土壤結(jié)皮中有一些本領(lǐng)高強(qiáng)的物種，能夠通過生物固氮作用，將空氣中不便利用的氮素固定下來，釋放給周圍的植物和土壤。整個(gè)古爾班通古特沙漠地表的生物結(jié)皮，每年可固定約4500噸氮素?？茖W(xué)家把這些微小生物稱為“天然綠肥”，它們對于淺根系植物的生長發(fā)育非常重要。

　　由此可見，生物結(jié)皮是干旱區(qū)的主要生產(chǎn)者之一，也是干旱區(qū)碳、氮和磷等主要營養(yǎng)元素循環(huán)的載體，對于干旱區(qū)土壤養(yǎng)分的增加和維持具有重要作用。

　　“沙漠皮膚”不僅像人的皮膚一樣，可以進(jìn)行呼吸、排泄、生產(chǎn)，維護(hù)著荒漠生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，還可以“變色”。

　　新疆生地所研究員張?jiān)?0多年前偶然發(fā)現(xiàn)了這一秘密，此后便開始研究“沙漠皮膚”的奧秘。他發(fā)現(xiàn)，“變色”是因?yàn)榻M成結(jié)皮的優(yōu)勢物種——荒漠蘚類植物是一種對外界水分變化十分敏感的生物。在干旱缺水的狀態(tài)下，蘚類植物處于休眠狀態(tài)，呈黑褐色，一旦遇到可利用的水分，便會在幾秒鐘內(nèi)迅速舒展葉片，由黑變綠。另外，有研究表明，荒漠蘚類植物失水率98%時(shí)也不會因缺水而死亡，“干而不死，瞬間復(fù)生”是它們又一神奇之處。

　　治沙的“終極目標(biāo)”是把“沙”變成“土”，形成珍貴的“沙漠皮膚”——生物土壤結(jié)皮。當(dāng)前，人工生物土壤結(jié)皮技術(shù)，即通過在沙面接種藍(lán)藻、地衣、蘚類等隱花植物促進(jìn)生物土壤結(jié)皮形成，正成為土地荒漠化治理的前沿探索和有效的生物策略之一。相信不久的將來，這塊不可貌相的“沙漠皮膚”，將在維護(hù)沙地生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮更大的作用。

古爾班通古特沙漠東南緣的春天。中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所臧永新 攝

野外干狀態(tài)的齒肋赤蘚。中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所供圖

濕潤狀態(tài)下的苔蘚結(jié)皮。中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所供圖

　　策劃：楊濤 古麗革乃·艾爾肯 丁文

　　圖文整合：古麗革乃·艾爾肯

　　視頻制作：丁文

　　資料來源：新華社 科普中國 中國科學(xué)院新疆生地所微信公眾號 天山網(wǎng)-新疆日報(bào)