生物结壳减少了60%的全球粉尘排放

在南非多肉植物卡鲁生态区，地衣(粉红色)和蓝藻(深棕色到黑色)形成生物土壤结皮，覆盖在多肉植物和灌木之间的地面上。

在与灰尘的不断斗争中，人类拥有大量武器，从超细纤维布到鸡毛掸子再到真空吸尘器。但新的研究表明，这些技术都无法与大自然的秘密武器——生物土壤结皮相提并论。

这些生物结皮是一层薄薄的粘性土壤，由栖息在泥土中的生物粘合在一起，经常覆盖干旱的土地。虽然无害，但研究人员现在估计，这些粗糙的土壤表皮每年可防止约700太克(自由女神像质量的30,000倍)灰尘飘散到空气中，使全球灰尘排放量减少60%，令人震惊。生态学家贝蒂娜·韦伯(BettinaWeber)及其同事5月16日在《自然·地球科学》(NatureGeoscience)在线版上报告说，除非采取措施保护和恢复受到气候变化和土地利用变化威胁的生物结壳，否则未来的尘土飞扬。

德国美因茨马克斯普朗克化学研究所的韦伯说，旱地生态系统，如稀树草原、灌木丛和沙漠，可能看起来贫瘠，但它们提供了这种经常被忽视的重要自然服务。这些发现“确实需要生物结皮保护”。

生物结壳覆盖了地球陆地表面的12%左右，最常见于干旱地区。它们由真菌、地衣、蓝藻和其他微生物组成的群落构成，这些微生物生活在土壤最表层几毫米处，并产生将土壤颗粒聚集在一起的粘附物质。在旱地生态系统中，生物结皮在浓缩碳和氮等养分方面发挥着重要作用，还有助于防止土壤侵蚀(SN:4/12/22)。

由于世界上大部分的灰尘来自旱地，生物结壳对于保持灰尘与地面的结合非常重要。落下的灰尘可以携带有益于植物的养分，但它也会降低水和空气质量，加速冰川融化并减少河流流量。例如，在科罗拉多河流域上游，研究人员发现灰尘不仅降低了雪反射阳光的能力，而且还将积雪的持续时间缩短了数周，使流入科罗拉多河的融水流量减少了5%。北亚利桑那大学弗拉格斯塔夫分校的生态学家MatthewBowker说，这比拉斯维加斯市一年的用水量还多，他没有参与这项新研究。

实验已经表明，生物结皮可以增强土壤的抗侵蚀能力，但韦伯和她的同事们很好奇这种影响是如何在全球范围内发挥作用的。因此，他们从实验研究中提取了数据，这些实验研究测量了侵蚀各种土壤类型的灰尘所需的风速，​​并计算了生物结壳覆盖率的差异如何影响灰尘的产生。他们发现，从完全被生物结壳保护的土壤中侵蚀灰尘所需的风速平均比侵蚀裸露土壤所需的风速大4.8倍。

然后，研究人员将他们的结果连同全球生物结壳覆盖率的数据纳入全球气候模拟，这使他们能够估计每年世界生物结壳捕获的灰尘量。

“以前没有人真正尝试过在全球范围内进行这种计算，”鲍克说。“即使他们的数字有偏差，也向我们表明实际数字可能很大。”

Weber和她的同事使用对未来气候条件的预测和生物结壳可以承受的条件的数据，估计到2070年，气候变化和土地利用变化可能导致生物结壳损失25%至40%，这将使全球粉尘排放量增加5到15%。

Bowker说，保护和恢复生物结皮将是未来减轻土壤侵蚀和粉尘产生的关键。他说，希望这些结果将有助于引发更多关于土地利用变化对生物结壳健康影响的讨论。“我们需要进行这些对话。”