Биокорки ограждают главную достопримечательность Китая от воздуха, воды и ветра.
Утрамбованные участки Великой Китайской стены, построенные путем уплотнения природных материалов грунтом, считались слабым местом в ее структуре. Но, как показало новое исследование, эти участки культовой достопримечательности Поднебесной создали естественную линию защиты от надвигающегося риска ухудшения состояния.
По словам почвенного эколога Мэтью Боукера, соавтора исследования, опубликованного в журнале Science Advances, эти поверхности почвы на Великой Китайской стене покрыты «живой кожей» из крошечных, лишенных корней растений и микроорганизмов, известных как биокорки, которые являются источником устойчивости объекта культурного наследия.
«Биокорки распространены по всему миру на почвах засушливых регионов, но обычно мы не ищем их на сооружениях, построенных человеком», — рассказывает доцент Университета Северной Аризоны Боукер.
Прошлые исследования показали, что биокоррекция лишайников и мхов представляет разрушительную угрозу для современных каменных сооружений, являющихся историческим наследием, из-за долгосрочного воздействия микробных сообществ на эстетическую ценность, производства кислот и других метаболитов и изменения микросреды, что может вызвать эрозию и выветривание горных пород. Эти находки, отмечает CNN, привели к удалению растений, растущих на верхних частях Великой китайской стены. Но воздействие биокоррекции на земляные ориентиры выглядит по-другому, а сообщества цианобактерий и мха на самом деле повышают устойчивость Великой Китайской стены и повышают ее устойчивость к эрозии, говорится в новой статье.
Исследуя образцы, взятые с более чем 483 километров восьми утрамбованных участков земли на участке, построенном во времена династии Мин между 1368 и 1644 годами, авторы исследования обнаружили, что более двух третей площади покрыто биокорками. Когда исследователи сравнили стабильность и прочность образцов, покрытых слоем биокрустации, с образцами без «живой кожи Земли», они обнаружили, что образцы с биокрустацией были в три раза прочнее, чем без нее.
«Они думали, что этот вид растительности разрушает Великую Китайскую стену. Наши результаты показывают обратное, — отмечает соавтор исследования Бо Сяо, профессор почвоведения в Китайском сельскохозяйственном университете. — Биокоррекция очень широко распространена на Великой Китайской стене, и их существование очень полезно для ее защиты».
Биокорки, состоящие из таких компонентов, как цианобактерии, водоросли, мох, грибы и лишайники, обитают в верхнем слое почвы засушливых земель. Занимая, по оценкам, 12% поверхности планеты, сообщества крошечных растений и микроорганизмов могут развиваться десятилетиями или дольше. Образуя миниатюрные экосистемы, биокорки стабилизируют почву, увеличивают задержку воды и регулируют фиксацию азота и углерода.
Как рассказывает Си-эн-эн, они способны делать это отчасти благодаря плотной биомассе, которая при определенных условиях действует как «антиинфильтрационный слой» для пор почвы, а также естественному поглощению питательных веществ, способствующих повреждению солями. Согласно новому исследованию, выделения и структурные слои биокоррекции также переплетаются, образуя «липкую сеть» из агрегирующихся частиц почвы, которые способствуют прочности и устойчивости к коррозионным воздействиям, угрожающим Великой Китайской стене.
Образуя миниатюрные экосистемы, биокорки стабилизируют почву, увеличивают задержку воды и регулируют фиксацию азота и углерода.
Исследователи обнаружили, что климатические условия, тип структуры и тип биокоррозии — все это играет определенную роль в защитной функции биокоррозии, при этом снижение ее разрушаемости «намного больше», чем риск выветривания. По сравнению с голой утрамбованной землей участки Великой Китайской стены, покрытые биокоррозией цианобактерий, мхов и лишайников, показали снижение пористости, влагоудерживающей способности, эродируемости и солености до 48%, при одновременном повышении прочности на сжатие, сопротивления проникновению, прочности на сдвиг и стабильности агрегата до 321%. Из всей группы биокорпус мха оказался наиболее устойчивым.
«Биокорпус покрывает Великую Китайскую стену подобно одеялу, которое отделяет Великую Китайскую стену от воздуха, от воды, от ветра», — говорит профессор Сяо.
Он отметил, что биокорпус, удерживающий воду и предотвращающий накопление солей, противостоит химическому выветриванию, вырабатывая вещества, которые действуют как «клей» для связывания частиц почвы друг с другом против рассеивания, усиливая свойства почвы.
Большинство сообществ, составляющих биокуст, начинаются с единого организма, который растет и делает среду, в которой он растет, подходящей для других, рассказывает Си-эн-эн. Хотя они все еще уязвимы к последствиям изменения климата, ожидается, что эти постоянно эволюционирующие организмы задействуют внутренние механизмы для адаптации к будущим экстремальным явлениям, отмечает Эммануэль Салифу, доцент Университета штата Аризона.
По словам Салифу, эта врожденная адаптивность делает биокорки отличными претендентами на природоохранные мероприятия для решения проблемы сохранения структуры в нашем потепляющем мире.
«Даже если у нас более высокие температуры, они уже приспособлены для работы в этих условиях», — говорит эксперт. «Мы предполагаем, что они смогут лучше выжить, если мы спроектируем их масштабный рост».
Ветровая эрозия, размывание дождевыми осадками, засоление и циклы замораживания-оттаивания привели к растрескиванию и дезинтеграции на протяжении тысяч миль сооружений, соединяющих Великую Китайскую стену, которая подвержена серьезному износу и уязвима для обрушения. Повышение температуры и увеличение количества осадков также могут привести к уменьшению биопокрытия стены.
Авторы исследования утверждают, что их работа дает основания для изучения возможности культивирования биопокрытия, чтобы помочь сохранить другие объекты всемирного наследия.
По словам Салифу, строительная индустрия в целом по-прежнему разделена по поводу исторического потенциала сохранения биокоррекции.
«Общепринятая идея заключается в том, что биологический рост вреден для конструкций. Это влияет на эстетику, приводит к деградации, влияет на общую структурную целостность», — сказал он. Однако не хватает конкретных исследований, подтверждающих эти выводы, добавил Салифу, отметив, что «жюри все еще не определилось с этим».
Салифу рассматривает новое исследование как свидетельство потенциальных преимуществ создания биокоррекций для сохранения объектов земляного наследия, хотя эта область все еще находится в стадии становления. Исследование устанавливает, что естественные сообщества растений и микроорганизмов «обладают способностью улучшать структурную целостность, долговечность земляных сооружений, таких как Великая Китайская стена», — сказал Салифу.
По словам Сяо, помимо своего статуса туристического направления, привлекающего миллионы посетителей каждый год, Великая Китайская стена имеет большое культурное значение, вот почему биокоррекция, сохраняющая ее, так важна.
«Великая китайская стена является культурным центром китайской цивилизации», — сказал он CNN. «Мы должны сделать все возможное, чтобы защитить его для наших следующих поколений. Для наших детей, для наших внуков».
