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細菌、真菌、苔蘚......防堵城牆受侵蝕 生物結皮 打造萬里長城活盔甲

長城的活性物質,有助維持結構完整。圖/新華社

長城綿延萬里,屹立數千年。圖/美聯社

研究人員探索如何保護、修復長城。圖/新華社

科學家觀察長城保存狀態。圖/新華社

編譯/韋士塔

長城是中國大陸數幾千年來的防禦工事,綿延逾5000公里,也因此被稱為萬里長城,是月球上唯一能以肉眼看見的人工工程;長期以來,長城一直是中國各朝代智慧與權威的象徵,時至今日,由土牆、條石及結實青磚砌築的長城,主要用途已脫離軍事領域,成為世界著名景點,不僅被譽為世界7大奇觀之一,也被聯合國科教文組織(UNESCO)列入世界文化遺產名錄。

據考究,長城最初在公元前7世紀開始興建,當時中國北方諸侯割據,為了防禦鄰近諸侯的侵襲,在各自的領土上先後築起了防衛牆。此外,一些諸侯國的北方與匈奴族為鄰,為了防禦匈奴族的騷擾,這些諸侯國各自都修築了長城。

公元前3世紀秦始皇統一中國,把一段段長城連結起來,成為現在萬里長城的基礎。經過歷代增建逐漸形成目前的樣貌。

由於長城具有重要歷史意義與文化意涵,對長城的保護及修復作業也深受當局重視,確保研究人員和遊客能夠繼續欣賞這一考古奇觀。

為了探究如何保存長城,中國以及其他國家的研究人員攜手,解析長城令人驚嘆的保存狀態。近來,由中國、美國及西班牙科學家組成的研究團隊,試圖分析由自然資源形成的生物材料,如何幫助保存這個重要歷史遺跡。

研究人員指出,地衣、細菌、真菌、苔蘚及其他小型植物等「生物結皮」(biocrust),幾乎可在任何暴露於自然環境的礦物表面上生長,形成厚度10公分內的薄層。一些專家認為,這些生物體生長過程涉及的物理及化學變化,會產生風化的作用,損害底層結構的完整性。若長城的結構出現這類生物結皮,應該予以清除,以保護長城的結構完整性。

然而,另一派學者認為,生物結皮可保護土壤免受風雨侵蝕;這些生物材料能充當底層結構的盾牌,抵抗風化作用,保護自然表面不被磨損,進而成為長城等人工結構的「活盔甲」。

為了釐清生物結皮如何保護重要古蹟,研究團隊選取約600公里、不同區段的長城進行廣泛調查,這些區段的特點是氣候較乾燥。

研究人員指出,長城的牆體使用富含粘土的土壤建造,並持續夯實直到堅硬如磐石。在戈壁沙漠等較乾旱的地區,長城的修築材料使用沙子、石礫及硬木交替堆疊,形成堅固的土方工程。研究團隊調查這些夯土結構,發現3分之2以上覆蓋著藍綠藻及苔蘚的生物結皮,也有一些地衣在牆體上生長。

研究小組發現,植物、微生物群落下面的長城城牆孔隙較少,相較於沒有生物結皮的城牆,這些城牆較不容易破碎。

研究人員推論,儘管苔蘚、地衣的根部及細絲可能損害城牆,但這些生物結皮能結合夯土顆粒,對長城的保護作用勝於損害。

研究人員降調查報告發表於《科學進展》(Science Advances)期刊,報告指出:「生物結皮能減少侵蝕,產生保護作用,有助保護土造遺跡。」

08 01 2024

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