„Живата кожа“ защитава Великата китайска стена, казват учени

Регистрирайте се за научния бюлетин на Wonder Theory на CNN. .

Трамбованите земни части от Великата китайска стена - построени чрез компресиране на естествени материали с почви - се считат за слабо място в нейната структура. Но тези участъци от емблематичната забележителност са развили естествена линия на защита срещу надвисналия риск от влошаване, установи ново проучване.

Тези почвени повърхности на Великата китайска стена са покрити от „жива кожа“ от малки растения без корени и микроорганизми, известни като биокрусти, които са източник на устойчивостта на обекта на наследството, според почвения еколог Матю Боукър, съавтор на изследването, публикувано на 8 декември в списание Science Advances.

„(Биокрастите) са често срещани в целия свят върху почви в сухи региони, но ние обикновено не ги търсим върху структури, построени от хора“, каза Боукър, доцент в университета на Северна Аризона, в имейл.

Предишни проучвания са установили, че биокорите от лишеи и мъхове са разрушителна заплаха за съвременните каменни структури на наследството поради дългосрочното въздействие на микробните общности върху естетическата стойност, производството на киселина и други метаболити и промяната на микросредите, което може да причини ерозия и скали изветряне. Тези констатации са довели до премахването на растенията, растящи по върховете на части от Великата стена. Но ефектите от биокорите изглеждат различни за земни забележителности, а общностите от цианобактерии и мъх всъщност увеличават стабилността на Великата стена и подобряват нейната устойчивост на ерозия, според новия документ.

Изследвайки проби, взети от над 300 мили (483 километра) през осем уплътнени земни участъка на мястото, построено по време на династията Мин между 1368 и 1644 г., авторите на изследването установиха, че повече от две трети от района е покрит с биокрусти. Когато изследователите сравняват стабилността и здравината на пробите, наслоени в биокруста, с проби без „живата кожа на Земята“, те откриват, че пробите с биокруста са до три пъти по-здрави от тези без.

„Те смятаха, че този вид растителност унищожава Великата стена. Нашите резултати показват обратното“, каза съавторът на изследването Бо Сяо, професор по почвознание в Китайския селскостопански университет. „Биокрастите са много широко разпространени по Великата китайска стена и тяхното съществуване е много полезно за защитата й.“

„Като одеяло“

Съставени от компоненти като цианобактерии, водорасли, мъхове, гъбички и лишеи, биокорите живеят върху горния почвен слой на сухите земи. Покривайки около 12% от повърхността на планетата, общностите от малки растения и микроорганизми могат да отнемат десетилетия или повече, за да се развият. Образувайки миниатюрни екосистеми, биокорите стабилизират почвата, увеличават задържането на вода и регулират фиксирането на азот и въглерод.

Те са в състояние да направят това отчасти благодарение на плътната биомаса, която действа като „анти-инфилтрационен слой“ за почвените пори при правилните условия, както и естественото усвояване на хранителни вещества, които насърчават увреждането на солта. Секретите и структурните слоеве на биокорите също се преплитат, за да образуват „лепкава мрежа“ от агрегиращи почвени частици, които насърчават силата и стабилността срещу корозивните сили, заплашващи Великата стена, според новото проучване.

Климатичните условия, видът на структурата и типът на биокората играят роля в защитната функция на биокората, като намаляването на ерозията е „много по-голямо“ от риска от изветряне, установиха изследователите.

В сравнение с гола уплътнена земя, покритите с биокора от цианобактерии, мъх и лишеи секции на Великата стена показват намалена порьозност, капацитет за задържане на вода, ерозия и соленост с до 48%, като същевременно увеличават якостта на натиск, устойчивостта на проникване, якостта на срязване и агрегата стабилност до 321%. Установено е, че биокорите от мъх са най-стабилни от групата.

„(Биокрастите) покриват Великата стена като одеяло, което отделя Великата стена от въздуха, от водата, от вятъра“, каза Сяо.

Работейки за предпазване от вода и предотвратяване на натрупването на сол, биокорите са устойчиви на химическо изветряне, отбеляза той, произвеждайки вещества, които действат като „лепило“ за почвените частици, за да се свържат заедно срещу дисперсия, което прави свойствата на почвата по-силни.

Ролята на биокрустите в едно несигурно бъдеще

Повечето от общностите, които съставляват биокора, започват от един организъм, който расте и прави средата, в която расте, подходяща за други. Въпреки че все още са уязвими към въздействието на изменението на климата, от тези постоянно развиващи се организми се очаква да разгърнат вътрешни механизми, за да се адаптират към бъдещи крайности, каза Емануел Салифу, асистент в Държавния университет на Аризона, който изучава базирани на природата решения за устойчиво инженерство.

Тази присъща адаптивност прави биокрустите страхотни претенденти за интервенции, базирани на природата, за справяне със структурната консервация в нашия затоплящ се свят, каза Салифу, който не е участвал в новото проучване.

„Дори и да имаме по-високи температури, те вече са подходящи за работа при тези условия“, каза той. „Предполагаме, че те ще могат да оцелеят по-добре, ако проектираме техния растеж в мащаб.“

Вятърната ерозия, валежите, засоляването и циклите на замръзване-размразяване доведоха до напукване и разпадане на хиляди мили структури, които свързват Великата стена, която е изложена на риск от сериозно влошаване и уязвима от срутване. Повишаването на температурите и увеличаването на валежите също могат да доведат до намаляване на биокрустното покритие на стената.

Все пак по-широката строителна индустрия остава разделена относно историческия консервационен потенциал на биокорите, според Салифу.

„Конвенционалната идея е, че биологичният растеж не е чудесен за структури. Това засяга естетиката, води до деградация, засяга цялостната структурна цялост“, каза той. Липсват обаче конкретни изследвания, които да подкрепят тези заключения, добави Салифу, отбелязвайки, че „журито все още не е наясно с това“.

Салифу вижда новото проучване като доказателство за потенциалните предимства на инженерните биокрусти за опазване на обекти от земно наследство - въпреки че това все още е нововъзникваща област. Изследването установява, че естествените съобщества от растения и микроорганизми „имат способността да подобрят структурната цялост, дълголетието и издръжливостта на земни структури като Великата китайска стена“, каза Салифу.

Документът „върви дълъг път в по-нататъшното натискане на стрелката на часовника, за да доближи индустрията до мястото, където бихме могли да започнем да мислим за (инженерни биокрусти)“, отбеляза той.

Авторите на изследването също казват

Последвайте ни в