Подобные бактерии существовали на Земле в доисторическую эпоху.
Ученые из Китая вырастили специальные микробы в лаборатории, чтобы превратить пустынный песок в тонкий, стабильный слой почвы, который ветер не может легко сдуть, пишет сайт Earth.com.
Такая почва дает время на то, чтобы посадить кустарники и травы, прежде чем сильные ветры и жара уничтожат молодые растения, говорится в исследовании, опубликованном в журнале "Биология и биохимия почв".
Китайская академия наук задокументировала, как под действием микробов быстро менялась поверхность. Во время испытаний вблизи пустыни Такламакан в Синьцзяне на северо-западе Китая команда наблюдала, как песок стабилизировался в течение 10-16 месяцев.
Ученые использовали микробы из рода цианобактерий, которые питаются солнечным светом и процветают в суровых условиях. Первые такие бактерии, вероятно, появились около 3,5 миллиардов лет назад, когда на Земле еще не было лесов. Используя солнечный свет и воздух, многие штаммы втягивают углекислый газ в свои клетки и высвобождают остатки в виде простого органического вещества.
В пустынных почвах, где не хватает удобрений, некоторые виды осуществляют азотфиксацию, превращая газообразный азот в питательные вещества, готовые для растений, для земной коры. А затем их живой слой связывает свободные зерна и обеспечивает первым растениям лучшее место для укоренения.
После работы бактерий на поверхности песка образовались тонкие живые слои. А под микроскопом можно было увидеть сетку бактериальных нитей, обмотанных вокруг песчинок. Чтобы удерживать эту сетку вместе, клетки выделяют липкие сахара между зернами, и эти сахара затвердевают в тонкий, сплоченный слой. Она действует как клей, удерживая песчинки вместе и помогая предотвратить укоренение инвазивных растений. Шаги человека и шины машин могут нарушить поверхность, поэтому создание подобной почвы в больших масштабах также требует долгосрочной защиты.
В течение первого года обработанная поверхность начала удерживать питательные вещества в слое около 2 сантиметров, вместо того, чтобы превращаться в пыль. Поскольку питательные вещества концентрировались, больше микробов могли ими питаться, и сообщество земной коры становилось труднее нарушить. Для растений это был более питательный слой, но выживание зависело от количества дождей.
После коротких дождей участок с бактериями удерживал влагу ближе к поверхности, тогда как соседний голый песок быстро высыхал. Испарение тоже было меньше, поскольку вода оставалась в тени и задерживалась под тонким слоем.
Влага, удерживаемая даже несколько дополнительных дней, может помочь травам и кустарникам прорастить корни до возвращения жары. Со временем поверхность изменилась, появились лишайники и небольшие пятна мха.
Лишайники и мхи помогали микробам размножаться, поскольку укрывали их от солнца и позволяли сохранить влагу. Система становилась более стабильной. Исследователи считают, что в природе подобные процессы также могут происходить. Но на них требуются десятки лет. А если добавить цианобактерии, выращенные в лаборатории, то подобных результатов в борьбе с эрозией почв можно было достичь за считанные годы.
Масштабирование этого метода заставляет принимать сложные решения о том, где распылять микробы, поскольку это нельзя делать на каждой дюне в пустыне. Местные штаммы часто лучше переносят жару, соль и засуху, чем импортированные, поэтому команды обычно культивируют микробы из соседних пустынь.
Поскольку опустынивание, то есть потеря растительного покрова земель и их превращение в пустыню, имеет много причин, бактерии не могут решить проблему чрезмерного выпаса скота или нецелевого использования воды. Без защиты от транспортных средств и интенсивного пешеходного движения восстановленная поверхность может крошиться, и восстановление может длиться годами.
Напомним, что ученые NASA зафиксировали необычные темные плато, которые существенно влияют на формирование песчаных дюн в Сахаре. Спутниковые снимки показали, что с одной стороны этих образований активно накапливается песок, тогда как с другой - дюны почти полностью отсутствуют.
Снимки, опубликованные NASA Earth Observatory, подтверждают, что это явление остается неизменным по крайней мере в течение десятилетия. Фотография 2014 года демонстрирует почти идентичное расположение дюн, что свидетельствует о длительной стабильности взаимодействия между ветром и рельефом.
Каждое плато покрыто тонким слоем так называемого каменного лака - темного вещества, богатого оксидами марганца и железа. Этот слой формируется медленно, в течение тысяч лет в засушливых условиях, в результате химического осаждения, а иногда и с участием микроорганизмов. Именно он придает плато характерный черный цвет и дополнительно повышает их устойчивость к эрозии.