中国万里长城
这种由苔藓和地衣组成的生物结皮,在保护长城的大部分区域免受风雨的破坏方面发挥了重要作用。
长期以来,专家们一直担心,我国标志性的历史建筑物长城,最终会成为侵蚀破坏性力量的牺牲品。尽管这座雄伟的防御工事沿着曾经的北部边境绵延约20921公里,其历史可以追溯到2200年前,但是它也不能免于长久的自然侵蚀状况。
然而,现在研究人员发现,由于有一层薄薄的、只有几厘米厚的生物结皮存在,部分墙壁得到了很好的保护,免受侵蚀。这些生物结皮由蓝藻、苔藓和地衣组成,大大减少了几个世纪以来一直在缓慢侵蚀城墙的风雨所造成的破坏。
这层薄薄的苔藓、地衣和其他微生物覆盖在长城上,被称为“生物结皮”
长城如此容易受到侵蚀的部分原因是,它的大部分材料是用夯土建造的,夯土由土壤和砾石等压实的有机材料组成。
科学家在发表在美国国际科学期刊《科学进展》杂志上的一项研究中写道:“作为一个标志性的夯土结构建筑物,长城非常容易受到风蚀、降雨冲刷、盐碱化和冻融循环的影响,从而导致裂缝、解体,甚至最终倒塌等严重问题。”
与此同时,这些天然材料为生物提供了完美的环境,包括那些帮助自然保护墙壁的生物结皮。
这些蓝藻和其他微生物帮助加固长城结构的原因是,它们分泌的聚合物等物质是有机材料的天然粘合剂,本质上起着水泥的作用。
研究人员正在人工繁殖这些生物结皮
该研究的合著者肖博在接受《生活科学》采访时表示:“这些胶结物质、生物细丝和生物结皮层内的土壤团聚体,最终形成了一个具有强大机械强度和抗外部侵蚀稳定性的粘性网络。”
科学家们通过比较生物结皮覆盖部分和裸露部分的样本,来测试生物结皮保护墙壁的能力。在他们检查的大约483公里长的一段长城中,他们发现67%的长城被生物结皮覆盖。科学家们随后确定,生物结皮覆盖的部分孔隙度和可蚀性显著降低,强度和稳定性大幅增加。
研究表明:“与裸夯土相比,生物结皮覆盖部分的孔隙度、保水能力、可蚀性和盐度降低了2%至48%,而抗压强度、抗渗透能力、抗剪强度和土壤团聚体稳定性提高了37%至321%。”
生物结皮
该研究还指出,只有5.8%的长城保存完好,而52.4%的长城已经完全或严重恶化。
然而,生物结皮的发现和保护层的绝对强度给科学家和历史学家带来了一些希望。这层保护层在土壤表面只有几厘米深,但对自然环境具有很强的保护作用。
虽然以前的研究表明,生物结皮会导致历史建筑的退化,但是这项新研究证明,情况并非总是如此。事实上,它可能是唯一能防止世界上最著名的建筑之一彻底倒塌的好东西。