قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
تم اعتبار الأجزاء الترابية من سور الصين العظيم – التي تم بناؤها عن طريق ضغط المواد الطبيعية بالتربة – نقطة ضعف في هيكلها. لكن دراسة جديدة وجدت أن هذه المساحات من المعلم الشهير طورت خط دفاع طبيعي ضد خطر التدهور الذي يلوح في الأفق.
إن أسطح التربة هذه على سور الصين العظيم مغطاة بـ “جلد حي” من النباتات الصغيرة والكائنات الحية الدقيقة التي لا جذور لها والمعروفة باسم القشريات الحيوية والتي تعد مصدرًا لقوة بقاء موقع التراث، وفقًا لما ذكره عالم بيئة التربة ماثيو بوكر، وهو أحد مؤلفي الدراسة التي نُشرت في ديسمبر/كانون الأول. 8 في مجلة تقدم العلوم.
وقال بوكر، الأستاذ المشارك في جامعة شمال أريزونا، في رسالة بالبريد الإلكتروني: “(القشريات الحيوية) شائعة في جميع أنحاء العالم في تربة المناطق الجافة، لكننا لا نبحث عنها عادة في الهياكل التي بناها الإنسان”.
وجدت الدراسات السابقة أن القشور الحيوية للأشنة والطحالب تشكل تهديدًا مدمرًا للهياكل الحجرية التراثية الحديثة بسبب التأثيرات طويلة المدى للمجتمعات الميكروبية على القيمة الجمالية، وإنتاج الأحماض وغيرها من المستقلبات، وتغيير البيئات الدقيقة، والتي قد تسبب التآكل والصخور. التجوية. وقد أدت هذه النتائج إلى إزالة النباتات التي تنمو على الجزء العلوي من أجزاء من سور الصين العظيم. لكن تأثيرات القشور الحيوية تبدو مختلفة بالنسبة للمعالم الأرضية، كما أن مجتمعات البكتيريا الزرقاء والطحالب تزيد في الواقع من استقرار سور الصين العظيم وتحسن مقاومته للتآكل، وفقًا للورقة البحثية الجديدة.
وبفحص العينات المأخوذة من أكثر من 300 ميل (483 كيلومترًا) عبر ثمانية أقسام أرضية مدكوكة من الموقع الذي تم بناؤه خلال عهد أسرة مينغ بين عامي 1368 و1644، وجد مؤلفو الدراسة أن أكثر من ثلثي المنطقة مغطاة بالقشريات الحيوية. عندما قارن الباحثون ثبات وقوة العينات الموجودة في طبقات من القشرة الحيوية مع العينات التي لا تحتوي على “الجلد الحي للأرض”، اكتشفوا أن العينات التي تحتوي على طبقات من القشرة الحيوية كانت أقوى بثلاث مرات من تلك التي لا تحتوي عليها.
“لقد اعتقدوا أن هذا النوع من النباتات كان يدمر سور الصين العظيم. وقال المؤلف المشارك في الدراسة بو شياو، أستاذ علوم التربة في جامعة الصين الزراعية: “نتائجنا تظهر عكس ذلك”. “تنتشر القشريات الحيوية على نطاق واسع جدًا في سور الصين العظيم، ووجودها مفيد جدًا لحمايته.”
“مثل بطانية”
تتكون القشريات الحيوية من مكونات مثل البكتيريا الزرقاء والطحالب والطحالب والفطريات والأشنة، وتعيش في التربة السطحية للأراضي الجافة. يمكن أن تستغرق مجتمعات النباتات الصغيرة والكائنات الحية الدقيقة، التي تغطي ما يقدر بنحو 12% من سطح الكوكب، عقودًا أو أكثر لتتطور. من خلال تشكيل أنظمة بيئية مصغرة، تعمل القشور الحيوية على تثبيت التربة، وزيادة احتباس الماء، وتنظيم تثبيت النيتروجين والكربون.
وهم قادرون على القيام بذلك جزئيا بفضل الكتلة الحيوية الكثيفة، التي تعمل بمثابة “طبقة مضادة للتسلل” لمسام التربة في ظل الظروف المناسبة، فضلا عن الامتصاص الطبيعي للعناصر الغذائية التي تعزز تلف الملح. وتتشابك أيضًا الإفرازات والطبقات الهيكلية للقشريات الحيوية لتشكل “شبكة لزجة” من جزيئات التربة المتراكمة التي تعزز القوة والاستقرار ضد القوى المسببة للتآكل التي تهدد سور الصين العظيم، وفقًا للدراسة الجديدة.
ووجد الباحثون أن الظروف المناخية ونوع البنية ونوع القشرة الحيوية تلعب جميعها دورًا في الوظيفة الوقائية للقشرة الحيوية، حيث إن انخفاض قابليتها للتآكل “أكبر بكثير” من خطر تعرضها للعوامل الجوية.
بالمقارنة مع الأرض المدكوكة العارية، أظهرت الأجزاء المغطاة بالقشرة الحيوية للبكتيريا الزرقاء والطحالب والأشنة في سور الصين العظيم مسامية منخفضة، وقدرة على الاحتفاظ بالمياه، وقابلية للتآكل والملوحة بنسبة تصل إلى 48٪، مع زيادة قوة الضغط، ومقاومة الاختراق، وقوة القص والركام. الاستقرار بنسبة تصل إلى 321%. ومن بين المجموعة، وجد أن القشور الحيوية الطحلبية هي الأكثر استقرارًا.
وقال شياو: “(القشريات الحيوية) تغطي سور الصين العظيم مثل البطانية التي تفصل السور العظيم عن الهواء، وعن الماء، وعن الرياح”.
وأشار إلى أن القشور الحيوية، التي تعمل على إبعاد المياه ومنع تراكم الأملاح، تقاوم التجوية الكيميائية، وتنتج مواد تعمل بمثابة “غراء” لجزيئات التربة لتترابط معًا ضد التشتت، مما يجعل خصائص التربة أقوى.
دور Biocrusts في مستقبل غير مؤكد
تبدأ معظم المجتمعات التي تشكل القشرة الحيوية من كائن حي واحد ينمو ويجعل البيئات التي ينمو فيها مناسبة للآخرين. وقال إيمانويل ساليفو، الأستاذ المساعد في جامعة ولاية أريزونا الذي يدرس الحلول القائمة على الطبيعة للهندسة المستدامة، إنه على الرغم من أنها لا تزال عرضة لتأثيرات تغير المناخ، فمن المتوقع أن تنشر هذه الكائنات الحية المتطورة باستمرار آليات داخلية للتكيف مع الظروف المتطرفة في المستقبل.
وقال ساليفو، الذي لم يشارك في الدراسة الجديدة، إن هذه القدرة المتأصلة على التكيف تجعل من القشريات الحيوية منافسًا عظيمًا للتدخلات القائمة على الطبيعة لمعالجة الحفظ الهيكلي في عالمنا الذي يزداد ارتفاعًا في درجات الحرارة.
وقال: “حتى لو كانت درجات الحرارة لدينا أكثر دفئا، فإنهم بالفعل مناسبون للأداء في تلك الظروف”. “نحن نفترض أنهم سيكونون أكثر قدرة على البقاء إذا قمنا بتصميم نموهم على نطاق واسع.”
وقد أدت دورات التآكل بفعل الرياح، وتساقط الأمطار، والتملح، ودورات التجميد والذوبان إلى تصدع وتفكك الهياكل التي تمتد لآلاف الأميال والتي تربط سور الصين العظيم ببعضه، وهو معرض لخطر التدهور الشديد وعرضة للانهيار. قد يؤدي ارتفاع درجات الحرارة وزيادة هطول الأمطار أيضًا إلى انخفاض غطاء القشرة الحيوية للجدار.
ومع ذلك، لا تزال صناعة البناء والتشييد على نطاق أوسع منقسمة حول إمكانات الحفاظ التاريخية على القشريات الحيوية، وفقًا لساليفو.
“الفكرة التقليدية هي أن النمو البيولوجي ليس جيدًا بالنسبة للهياكل. إنه يؤثر على الشكل الجمالي، ويؤدي إلى التدهور، ويؤثر على السلامة الهيكلية الشاملة. ومع ذلك، أضاف ساليفو أن هناك نقصًا في الأبحاث الملموسة التي تدعم هذه الاستنتاجات، مشيرًا إلى أن “هيئة المحلفين ما زالت غير متأكدة من ذلك”.
ويرى ساليفو أن الدراسة الجديدة دليل على المزايا المحتملة للقشريات الحيوية الهندسية للحفاظ على مواقع التراث الأرضي، على الرغم من أن هذا لا يزال مجالًا ناشئًا. وقال ساليفو إن البحث يثبت أن المجتمعات الطبيعية من النباتات والكائنات الحية الدقيقة “لديها القدرة على تحسين السلامة الهيكلية وطول العمر والمتانة للهياكل الترابية مثل سور الصين العظيم”.
وأشار إلى أن الورقة “تقطع شوطا طويلا في دفع عجلة الزمن لتقريب الصناعة من حيث قد نكون قادرين على البدء في التفكير في (القشريات الحيوية الهندسية)”.
يقول مؤلفو الدراسة أيضًا إن عملهم يقدم حجة لاستكشاف إمكانية زراعة القشريات الحيوية للحفاظ على مواقع التراث الأرضي المدكوكة الأخرى في جميع أنحاء العالم.
وقال شياو إنه إلى جانب مكانته كوجهة سياحية تجتذب ملايين الزوار كل عام، يتمتع سور الصين العظيم بأهمية ثقافية كبيرة، ولهذا السبب فإن القشرة الحيوية التي تحافظ عليه مهمة للغاية.
وقال لشبكة CNN: “إن سور الصين العظيم هو المركز الثقافي للحضارة الصينية”. “يجب أن نبذل قصارى جهدنا لحمايته لأجيالنا القادمة. من أجل أطفالنا وأحفادنا”.
أيوريلا هورن مولر قام بتغطية تغير المناخ لموقع Axios. ومن المقرر أن يصدر كتابها الأول بعنوان “الالتهام: القصة الاستثنائية لكودزو، الكرمة التي أكلت الجنوب” في الربيع.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com