在犹他州干燥刺骨的阳光下，萨莎·里德正在种植植物，还有细菌、地衣和真菌。但里德不是农民，乍一看，她的田地看起来大多是泥土。她是一名生态学家，她种植的是隐生物土壤。隐生土壤也被称为生物铁锈，是一个由微小的、生活在泥土中的生物组成的群落，在干旱景观的土壤顶部形成一个独特的外壳。这些结壳在地球的旱地生态系统中至关重要，有助于将松散的土壤保持在一起并防止侵蚀。
它们保留水分，为其他微生物提供生存的角落，并向土壤中添加氮。隐生土壤通常看起来像一块褪色的土地。仔细一看，污渍变成了一块块又小又黑的块状物，点缀着小小的苔藓床和不显眼的地衣斑块。但它也可能看起来与普通的、坚硬的土壤非常相似。尽管松脆的土地可能很诱人，就像踩着一堆清脆的秋叶一样，但这是一个重大的失误：生物锈可能需要几十年才能再生。如今，除了被靴子踩碎，生物锈还受到另一种人类足迹的威胁：气候变化。
因此，研究人员正在努力了解更多关于地壳的信息以及如何修复它们。“这是一个非常繁忙但也令人兴奋的时刻，因为我们正在发明如何做到这一点，”研究地壳的北亚利桑那大学植物和土壤生态学家Anita Antoninka说。她说，生物锈所在的旱地是至关重要的生态系统，但它们是全球退化最严重的地区之一。随着这些地区生物碎屑的减少，土壤肥力将下降，风蚀将吹走松散、未受保护的污垢。更少的水会渗入地下。
甚至碳循环也可能受到影响，因为吸收二氧化碳的微小生命形式将减少。Itty bitty社区
生物碎屑覆盖了地球约12%的陆地表面，栖息在世界各大洲。这些结皮的主要成分通常是称为蓝藻的光合作用细菌。蓝藻在沙质沙漠土壤中形成粘性细丝，就像胶水一样，在真菌和其他细菌占据的地方形成一个结块、结痂的表面。根据生物铁锈所处的环境，它也可以容纳微小的苔藓、地衣和微小的藻类。
例如，在犹他州摩押等湿度较高的沙漠地区，生物碎屑往往以苔藓为特征。在富含石膏的土壤中，如内华达州米德湖附近，地衣占据了中心地位。一些地壳具有所有成分，而在其他地壳中，缺少多个成分。但无论他们的社区阵容如何，这些地壳都是沙漠土地的活皮。坦佩亚利桑那州立大学的微生物学家费兰·加西亚·皮切尔说：“它们为土壤提供了这套盔甲。”。大约二十年前，当他第一次开始研究生物铁锈时，人们对它们知之甚少。
在2023年的《微生物学年鉴》中，Garcia Pichel概述了研究人员在过去几十年中对隐生土壤的了解以及尚不清楚的内容。他说：“在这25年、30年里，我们取得了很大的进步。”。几项研究表明，变暖加剧和降雨变化构成了威胁。在接下来的65年里，模型表明，气候变化可能会使生物铁锈覆盖面积减少25%至40%。
地壳对更高的温度和降水波动很敏感——根据它们的位置，长期干旱和降雨的异常增加都会对它们造成伤害。为了应对这些下降，来自摩押美国地质调查局的里德等生态学家和她的同事们正试图找出如何在野外再生结壳。在她所说的可能是世界上最大的户外生物锈苗圃中，Reed专注于生物锈修复的三个主要方面。第一个要素是了解结壳在什么环境中生长得最好，而且重要的是，它可以很好地转移。
最初，研究人员在室内温室中种植生物锈群落取得了巨大成功。但里德说，他们的生活太安逸了。当移植到外面时，外壳很难固定。一些外壳现在直接生长在外面：“我们正试图给它们更严格的教育，”她说。在户外，他们经历了更现实的环境条件，尽管他们仍然通过浇水和遮荫来帮助团队。里德在生物铁锈农场工作的第二个方面是了解一个完整的群落生物铁锈需要多少才能茁壮成长。生物锈是全能的，这意味着它的一小部分最终可以产生新的外壳。
因此，在新的地区种植生物锈病的一种方法是将一些压碎并撒在景观上，类似于撒种子。但在野外，地壳成分可以以未知的方式积极协同作用，所以里德想知道生物地壳是否会从作为更大、更成熟的群落生长中受益。她说：“我们把它们放在这些恶劣的环境中，有点孤独，然后说，‘活下去，茁壮成长’。”。“我们没有看到他们像我们希望的那样这样做。”这促使研究人员尝试了一种受sod启发的新修复方法。
首先，他们将生物铁屑撒在杂草布上，杂草布是园艺师使用的一种薄织物。地壳生长后，他们将其卷起，并在最终目的地展开。令里德惊讶的是，这一策略奏效了。尽管她担心这些面包皮会碎裂，但它们在新环境中完好无损，生长良好。该方法可用于小径旁的小型战略地点，但可能不适用于整个景观范围。在里德在生物铁锈农场进行的恢复研究的第三个方面，科学家们想知道是否有特定的生物铁锈社区成员更适合在气候变化面前进行恢复。
为了做到这一点，Reed和Antoninka从更热、更干燥的地方采集了生物碎屑——这是西南部旱地未来可能的样子——并在农场重新种植。现在，他们正在监测移植后地壳在修复部位是如何继续生长的。随着地壳的发育，研究人员将寻找表现特别好的物种或生物锈群落的来源。Reed、Antoninka和其他人现在正在与土地管理者合作，包括国家公园、土地管理局和美国林务局，以应用他们所学到的关于生物群落的知识。
Antoninka说：“伙伴关系真的非常重要。”例如，Moab苗圃是与北亚利桑那大学、自然保护协会和当地非营利修复组织Rim to Rim restoration的合作。Antoninka说，通过与土地管理者合作，有可能在未来的开发项目中纳入生物铁锈恢复计划，这将扰乱土壤。干旱地区的人们可以在自己的后院做同样的事情。
Antoninka说，如果业主计划在有结皮的土壤上拆除或建造一个项目，他们可以简单地打捞出任何结皮，然后把它粘在桶里，保持干燥凉爽。然后，他们可以将其撒回受扰动的土壤上，或撒在物业的其他地方。公众可以帮助保护生物结壳的其他方式包括留在小径上以避免砸碎它们，以及传播有关结壳的信息以提高认识。如果人们不知道生物锈的存在，他们脚下的微小生态系统很容易被忽视。里德说：“跪下来，看看。”。
“我们研究它们是因为它们的重要性，但它们的美丽和凉爽也值得注意。”这篇文章最初发表在《可知杂志》上，这是一份致力于让每个人都能获得科学知识的非营利出版物。