土壤的“皮膚”

在土壤的表面，我們偶爾會看到有一層容易被揭起來的硬殼。這可不是什么簡單的土殼子，而是“生物結皮”，一個由微小生物群落與土壤顆粒緊密結合、相互作用而形成的復雜生態系統，一個超級迷你、超級熱鬧的生態系統！

土壤團聚體

在生物結皮中，藻類、地衣和苔蘚等植物與細菌和真菌等微生物攜手合作，將自己與土壤顆粒緊緊相連，形成了一層地表覆蓋物，這些生物通過復雜的相互作用，共同構建了一個多樣化的微型生態系統。

生物結皮如同精致的“織錦”，廣泛分布于全球各地，占據了地球約12%的陸地面積。但結皮生物向上生長的能力有限，無法與高大的維管植物競爭光照，因此生物結皮在植被稀少的干旱、半干旱及荒漠化地區更加常見，其面積占比高達30%～40%。

以藍藻為首的光合生物承擔了主要的生產工作，負責為整個系統提供能量和養分。念珠藻科植物將大氣中的氮氣固定成生物可利用的氨。除此之外，生物結皮中的大型絲狀菌種，例如微鞘藻屬，還會形成大量的細絲。這些細絲向地下各個方向延伸，形成密集的網狀結構，將土壤顆粒緊密地編織在一起，抵御風蝕和水蝕。同時，生物結皮還能調節土壤水分，提高土壤濕度，促進水分循環，這對維持干旱地區的生態平衡至關重要。

小小生物結皮 守護古老長城

我國現存的長城遺跡主要分布于北方的干旱及半干旱地帶，其主體構造多采用夯土工藝筑成。在氣候條件的影響下，長城極易受到風力侵蝕、水流沖刷、鹽分侵蝕以及季節性凍融破壞等多重威脅，這些自然因素對夯土結構構成了嚴峻挑戰。

你可能想象不到，小小的生物結皮居然可以守護雄偉壯麗的古老長城。它們就像守護裝甲一樣緊緊貼附在長城表面，覆蓋度高達67%。科研人員在長城沿線開展了橫跨600千米的野外調查采樣行動，發現生物結皮正通過多種方式，為夯土筑成的長城提供堅實的保護。

生物結皮增強了土壤的結構穩定性，讓夯土變得更密實，減少了水分的流失，同時降低鹽分濃度，營造出更加健康、平衡的土壤環境。不僅如此，它還顯著提升了夯土的抗壓強度，好比為長城量身定制了一件高強度的“防彈衣”，讓它更加堅不可摧。不僅如此，生物結皮還能抵御風沙的侵襲，就像讓長城披上了一件“堅固的外衣”，減少狂風對墻體的磨損。它還能調節溫度，減少因溫差變化帶來的損害。更重要的是，生物結皮能夠減少雨水對長城的沖擊，助力長城在風雨中屹立不倒。

盡管生物結皮在生態系統中扮演著舉足輕重的角色，但它本身卻異常脆弱。生物結皮的形成和發展需要經過一個漫長而緩慢的過程，通常需要數年甚至數十年的時間。生物結皮對環境變化極為敏感，一旦受到破壞，恢復起來極為困難。作為一種集生物多樣性、生態功能與脆弱性于一身的自然景觀，生物結皮為科學家了解微生物與土壤、植物之間的相互關系提供了重要窗口，在全球氣候變化、生態系統恢復等研究領域都具有極其寶貴的研究價值。