小石榴说科普·山水林田湖草沙之沙⑥丨谁还没有个皮肤呢？沙漠“大干皮”主打一个神奇

　　分布于新疆北部准噶尔盆地的古尔班通古特沙漠，面积约4.88万平方千米，其中97%为固定和半固定沙丘，是中国面积最大的固定、半固定沙漠。踏入这片沙漠，脚下出现大片灰黑色“地毯”，禁锢着细小沙粒，使其无法随风流动。这些“地毯”其实是极端耐干苔藓聚拢在一起所形成的生物土壤结皮。置身于浩瀚的沙漠，你可能不会留意到生物土壤结皮的存在，因为从外观上看，它是那么不起眼。但是，正是因为有这一层土壤结皮的保护，显著降低了起风速度，有效维持了沙地的稳定性。

　　生物土壤结皮是由生长于土壤表层和近地表数毫米内的蓝绿藻、苔藓、地衣、真菌以及许多景观中常见的其它隐花植物成分与土壤复合而形成的具有生命活性的复杂复合体。简单来说，生物土壤结皮就是固定、半固定沙漠和戈壁滩地表常见的结皮现象，也被人们称作“沙漠皮肤”。

　　组成生物结皮的细菌能够分泌出一种胞外多糖，从而起到黏结沙粒的作用，真菌和放线菌的菌丝体也会协助捆绑沙粒。藻结皮中的一些丝状藻类能分泌出黏性更强的多糖，使沙粒进一步被胶结和捆绑在一起，地表稳定性显著增加。而处于演替阶段后期的地衣和苔藓结皮，具有比藻结皮更强的固沙能力。

　　生长在沙漠中的生物结皮，无论是单细胞的藻类，还是有根茎叶分化的苔藓植物，都有一个共同的特点——绿色。绿色，意味着植物体能够进行光合作用，在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气。也就是说，它们能进行碳的固定。

　　生物土壤结皮还能增加土壤养分含量。生物土壤结皮中有一些本领高强的物种，能够通过生物固氮作用，将空气中不便利用的氮素固定下来，释放给周围的植物和土壤。整个古尔班通古特沙漠地表的生物结皮，每年可固定约4500吨氮素。科学家把这些微小生物称为“天然绿肥”，它们对于浅根系植物的生长发育非常重要。

　　由此可见，生物结皮是干旱区的主要生产者之一，也是干旱区碳、氮和磷等主要营养元素循环的载体，对于干旱区土壤养分的增加和维持具有重要作用。

　　“沙漠皮肤”不仅像人的皮肤一样，可以进行呼吸、排泄、生产，维护着荒漠生态系统的稳定，还可以“变色”。

　　新疆生地所研究员张元明20多年前偶然发现了这一秘密，此后便开始研究“沙漠皮肤”的奥秘。他发现，“变色”是因为组成结皮的优势物种——荒漠藓类植物是一种对外界水分变化十分敏感的生物。在干旱缺水的状态下，藓类植物处于休眠状态，呈黑褐色，一旦遇到可利用的水分，便会在几秒钟内迅速舒展叶片，由黑变绿。另外，有研究表明，荒漠藓类植物失水率98%时也不会因缺水而死亡，“干而不死，瞬间复生”是它们又一神奇之处。

　　治沙的“终极目标”是把“沙”变成“土”，形成珍贵的“沙漠皮肤”——生物土壤结皮。当前，人工生物土壤结皮技术，即通过在沙面接种蓝藻、地衣、藓类等隐花植物促进生物土壤结皮形成，正成为土地荒漠化治理的前沿探索和有效的生物策略之一。相信不久的将来，这块不可貌相的“沙漠皮肤”，将在维护沙地生态系统中发挥更大的作用。

古尔班通古特沙漠东南缘的春天。中国科学院新疆生态与地理研究所臧永新 摄

野外干状态的齿肋赤藓。中国科学院新疆生态与地理研究所供图

湿润状态下的苔藓结皮。中国科学院新疆生态与地理研究所供图

　　策划：杨涛 古丽革乃·艾尔肯 丁文

　　图文整合：古丽革乃·艾尔肯

　　视频制作：丁文

　　资料来源：新华社 科普中国 中国科学院新疆生地所微信公众号 天山网-新疆日报