Живая кожа» защищает Великую китайскую стену, утверждают ученые
Живая кожа» защищает Великую китайскую стену, утверждают ученые
Поверхность почвы на Великой стене покрыта «живой кожей» из крошечных, лишенных корней растений и микроорганизмов, известных как биокорка, которая является источником стойкости объекта культурного наследия, считает почвенный эколог Мэтью Боукер, соавтор исследования, опубликованного 8 декабря в журнале Science Advances.
«(Биокоросты) распространены по всему миру на почвах засушливых регионов, но мы обычно не ищем их на построенных человеком сооружениях», – сказал Боукер, доцент Университета Северной Аризоны, в своем электронном письме.
Прошлые исследования показали, что биокорка из лишайников и мхов представляет собой разрушительную угрозу для современных каменных сооружений, поскольку микробные сообщества оказывают долгосрочное воздействие на эстетическую ценность, вырабатывают кислоту и другие метаболиты, а также изменяют микросреду, что может вызвать эрозию и выветривание горных пород. Эти выводы привели к удалению растений, растущих на верхней части Великой стены. Однако для земляных памятников биокороста действует иначе: сообщества цианобактерий и мхов действительно повышают устойчивость Великой стены и улучшают ее сопротивляемость эрозии, говорится в новой работе.
Изучив образцы, взятые с расстояния более 300 миль (483 км) на восьми участках крепостной стены, построенной во времена династии Мин в период с 1368 по 1644 год, авторы исследования обнаружили, что более двух третей территории покрыто биокоростой. Сравнив устойчивость и прочность образцов, покрытых биокожей, с образцами без «живой кожи Земли», исследователи обнаружили, что образцы с биокожей были в три раза прочнее тех, что без нее.
«Они считали, что подобная растительность разрушает Великую стену. Наши результаты свидетельствуют об обратном», – говорит соавтор исследования Бо Сяо, профессор почвоведения в Китайском сельскохозяйственном университете. «Биокороста очень широко распространена на Великой стене, и ее существование очень полезно для ее защиты».
Как одеяло
Состоящие из таких компонентов, как цианобактерии, водоросли, мхи, грибы и лишайники, биокоросты обитают в верхнем слое почвы засушливых районов. Покрывая примерно 12 % поверхности планеты, эти сообщества крошечных растений и микроорганизмов могут развиваться десятилетиями и даже дольше. Образуя миниатюрные экосистемы, биокоросты стабилизируют почву, повышают водоудержание, регулируют фиксацию азота и углерода.
Отчасти им это удается благодаря плотной биомассе, которая при правильных условиях действует как «антиинфильтрационный слой» для почвенных пор, а также естественным образом поглощает питательные вещества, способствующие разрушению солей. Выделения и структурные слои биокорпуса также переплетаются между собой, образуя «липкую сеть», объединяющую частицы почвы, которая способствует прочности и устойчивости против коррозионных сил, угрожающих Великой стене, говорится в новом исследовании.
Климатические условия, тип структуры и вид биокоры играют роль в защитных функциях биокоры, причем снижение ее эрозии «намного больше», чем риск выветривания, обнаружили исследователи.
По сравнению с голым трамбованным грунтом, участки Великой стены, покрытые биокрустой из цианобактерий, мхов и лишайников, продемонстрировали снижение пористости, водоудерживающей способности, эрозии и солености на 48 %, при этом прочность на сжатие, сопротивление проникновению, прочность на сдвиг и стабильность агрегатов увеличились на 321 %. Из всех видов биокорок мхи оказались наиболее устойчивыми.
«Биокоросты покрывают Великую стену, как одеяло, которое отделяет ее от воздуха, воды и ветра», – говорит Сяо.
Он отметил, что биокоросты противостоят химическому выветриванию и вырабатывают вещества, которые служат «клеем» для частиц почвы, препятствуя их рассеиванию, что делает свойства почвы более прочными.
Роль биокрустов в неопределенном будущем
Большинство сообществ, составляющих биокоросту, берут свое начало от одного организма, который растет и делает среду, в которой он растет, пригодной для других. Хотя они все еще уязвимы перед последствиями изменения климата, эти постоянно развивающиеся организмы, как ожидается, развернут внутренние механизмы для адаптации к будущим экстремальным условиям, говорит Эммануэль Салифу, доцент Университета штата Аризона, изучающий природные решения для устойчивой инженерии.
По словам Салифу, который не принимал участия в новом исследовании, эта врожденная способность к адаптации делает биокорпусы отличными претендентами на использование природных решений для сохранения структур в условиях потепления.
«Даже если у нас будут более теплые температуры, они уже приспособлены к работе в таких условиях», – сказал он. «Мы предполагаем, что они смогут лучше выживать, если мы спроектируем их рост в масштабе».
Ветровая эрозия, размывание дождями, засоление и циклы замораживания-оттаивания привели к растрескиванию и разрушению тысячекилометровых конструкций, соединяющих Великую стену, которая находится под угрозой серьезного разрушения и может рухнуть. Повышение температуры и увеличение количества осадков также может привести к сокращению биокоросты стены.
По словам Салифу, в строительной отрасли по-прежнему существуют разногласия по поводу исторического потенциала биокорпуса.
«Традиционная идея заключается в том, что биологический рост не очень хорош для сооружений. Он влияет на эстетику, приводит к деградации, влияет на общую структурную целостность», – говорит он. Однако конкретных исследований, подтверждающих эти выводы, не хватает, добавил Салифу, отметив, что «жюри еще не определилось».
Салифу рассматривает новое исследование как доказательство потенциальных преимуществ инженерной биокоросты для сохранения земляных объектов наследия – хотя эта область еще только развивается. По словам Салифу, исследование показывает, что природные сообщества растений и микроорганизмов «способны улучшить структурную целостность, долговечность и прочность земляных сооружений, таких как Великая китайская стена».
Он отметил, что данная работа «значительно продвигает стрелку на часах, приближая отрасль к тому моменту, когда мы сможем начать думать об (инженерной биокраске)».
Авторы исследования также утверждают, что их работа дает основания для изучения возможности выращивания биокоросты для сохранения других объектов наследия, построенных из трамбованной земли, по всему миру.
По словам Сяо, помимо статуса туристического объекта, привлекающего миллионы посетителей каждый год, Великая стена имеет большое культурное значение, поэтому биокороста, сохраняющая ее, так важна.
«Великая стена – это культурный центр китайской цивилизации», – сказал он в интервью CNN. «Мы должны сделать все возможное, чтобы сохранить ее для наших следующих поколений. Для наших детей, для наших внуков».
Читайте также:
- Шольц получает отчасти недружелюбный прием в зоне наводнения
- Национальный тренер исключен из «Тур де Ски
- Отец двоих детей: Гюнтер из «Фрайбурга» близок к возвращению
Источник: edition.cnn.com
Читайте также:
Обсуждение
Самые последние новости
