科学家发现，沙漠生物结皮在调节干旱气候方面发挥着此前未知的作用。
这种“沙漠的生命之肤”有不同的称呼。你可能见过公园和保护区里的告示，提醒人们不要踩踏“隐生土壤”；也可能读到过“生物结皮”。这些名称指的都是同一种东西：由苔藓、地衣以及有时出现的蓝细菌按不同比例组成的群落，对美国西南部及其他旱地地区的人类健康、生态系统健康和气候至关重要。
研究负责人、亚利桑那大学自然资源与环境学院博士生奥斯汀·卢瑟福解释说，生物结皮益处颇多，不仅有利于旱地，也有益于人类健康。
“它们能稳固土壤，防止侵蚀，还能减少沙尘暴的发生及其影响。沙尘暴会危害人体健康，因为空气中的颗粒物会影响哮喘患者和其他呼吸系统疾病患者，”他说。“如今我们发现，气候变化正在导致构成土壤表层的一些生物减少，因此有理由相信，这些生物的消失可能会对未来气候造成严重后果。”
根据发表于《Scientific Reports》期刊的一项新研究，预计干旱和半干旱生态系统的温度和降水模式将发生显著变化，这可能会影响土壤生物，使地表颜色变浅，从而反射更多阳光，《科学报告》。
这种变化会使更多能量反射回大气层。考虑到旱地占地球陆地表面的40%以上，这可能改变全球气候。
“人们过去没有考虑过气候变化对生物结皮的影响可能反过来作用于未来气候；这一发现是个关键因素，”卢瑟福说。他在美国地质调查局工作期间完成了本项目的大部分数据收集。“这些信息是理解旱地气候的重要一步，也可能有助于开发未来的全球气候模型。”
测量“反照率”
卢瑟福和同事在科罗拉多高原设置了室外试验地，在一段时间内让大块生物结皮接受不同的增温和降水条件。
研究人员不仅观察了生物结皮的反应，还测量了不同生物结皮群落反射回大气的能量，相对于来自太阳的能量有多少。这种效应称为反照率。
这项研究首次在小尺度上量化反照率，并将生物结皮覆盖度、土壤湿度和土壤覆盖层粗糙度等其他特征纳入考量。
卢瑟福解释说：“以往研究利用遥感数据考察大范围区域；而我们将研究尺度缩小，研究可能影响反照率变化的更细微过程。”
增温和浇水处理对生物结皮群落产生了显著影响，使其从深色群落转变为浅色群落，并导致原本被深色表面吸收的能量反射回大气层。这些因素使反照率大幅上升，并可能代表一种此前未被发现的未来气候影响：减缓地球升温的速度。
注意脚下
生物结皮中的苔藓和地衣被浅色蓝细菌取代，也可能导致土壤侵蚀加剧、土壤肥力下降，以及从空气中清除温室气体二氧化碳的能力减弱。
卢瑟福说：“可以这样说，旱地从太阳获得的能量更多、阴天更少，因此即便反照率略有变化，对全球能量平衡的影响也可能远大于北方针叶林或温带森林等地区。”
许多人类活动可能会在无意中损害生物结皮。生物结皮无法抵御牲畜或人留下的脚印以及车辆碾压造成的压缩应力。
卢瑟福说：“我们的研究表明，人类活动的影响不仅可能改变土壤稳定性和肥力，还可能改变地球与大气层之间的能量交换方式。”
来源：亚利桑那大学和美国地质调查局
原始研究 DOI：10.1038/srep44188
