亚洲尘埃可能是加州红杉存活的秘诀

根据周二发表在《自然通讯》杂志上的一项研究，加州参天大树的活力至少有一部分要归功于一个微小的来源。来自密歇根大学、怀俄明大学、加州大学默塞德分校和加州大学河滨分校的一组研究人员发现，来自亚洲戈壁沙漠等遥远地方的尘埃在补充土壤养分方面发挥着关键作用，这些养分滋养着加州内华达山脉地区的红杉。

这项研究的灵感来自怀俄明大学地质学副教授克里夫·里贝及其同事的早期工作。“他们发现树木生长在花岗岩的小口袋里，但在花岗岩的其余部分却找不到任何其他植被，”新研究的主要作者萨拉·阿西耶戈说。“克里夫推测这是因为这些区域积聚了灰尘，而灰尘实际上是这些小口袋里生长的树木的养分来源。”但他没有任何数据。

不过，里贝的假设并非完全出乎意料。科学家们早就知道，风的强度足以卷起并吹动灰尘——细小干燥的泥土颗粒、人类皮肤细胞、废物和烧焦的陨石颗粒。通常，这些颗粒的移动范围相对较短。但如果灰尘在较高海拔地区被卷起，涡流和全球风运动就会带着它环游全球，生态系统不仅学会了忍受灰尘，还学会了依赖它。

加州大学河滨分校植物病理学和微生物学系副教授、论文合著者艾玛·阿伦森 (Emma Aronson) 表示：“已知这种物质在少数特定的生态系统中，为土壤极度贫瘠的地方提供养分。”

热带生态系统通常依赖尘埃，因为随着时间的推移，土壤会风化。“这很合理，”阿西耶戈说，“因为降雨量太大，土壤会被冲刷。”

但在内华达山脉相对干燥的山区，情况并非如此。内华达山脉的基岩不断受到侵蚀，或分解并形成新的土壤，这意味着它应该定期注入养分。但由于基岩本身的养分含量相当低——尤其是磷——它产生的土壤本身无法养活该地区令人惊叹的植物群。

灰尘就是从这里来的。灰尘会落在土壤上，为土壤提供红杉生长所需的重要养分。但要想知道灰尘是否真的能起到肥料的作用，研究人员首先需要捕获灰尘。

“测量灰尘非常具有挑战性，”阿西戈说。这些树木位于一个相对偏远的地方，是九个关键区域观测站之一，这些观测站被用作监测站，用于观察美国各地关键生态系统的生态发展情况。灰尘是一种细小的特殊物质，很容易被吹入任何陷阱中。但阿西戈认为，他们可以修改她之前在南极洲进行研究时用来采集冰样本的技术，以捕捉内华达山脉的灰尘。

这意味着要使用一种低科技的被动式集尘器，这种集尘器由悬挂在环形蛋糕盘内网中的弹珠制成。弹珠有助于确保落入收集器（即环形蛋糕盘）的任何灰尘都留在里面，而不是被阵风吹走。整个装置都固定在一根杆子上，以防止研究人员在走过去收集样本时将从下方扬起的灰尘添加到蛋糕盘中。

他们使用微量矿物质分析来确定样品的营养负荷，而同位素分析则有助于确定起源点。

在海拔较低的地方，他们发现的灰尘大多来自加州中央谷地。这并不奇怪：2014 年夏天的观察期与中央谷地的干旱期重叠，当时各种植被稀少，大量土壤暴露在外，容易被风吹走。但内华达山脉是一个山区——海拔较高——而中央谷地，嗯，就是一个山谷。在内华达山脉发现中央谷地的灰尘意味着它必须向上移动。

“大多数人认为，当山谷产生灰尘时，灰尘会留在山谷内，”阿西耶戈说。“所以，如果肺部问题、哮喘、空气质量等所有可怕的影响都留在山谷内。大多数人没有想到灰尘会离开海拔相对较低的山谷。但我们看到的是，随着干旱加剧，中央山谷产生了大量灰尘，这些灰尘进入了海拔较高的地区。”

同时，同位素分析显示，多达 45% 的灰尘（尤其是在高海拔地区）来自亚洲——其中大部分来自戈壁沙漠。当研究人员评估营养物浓度时，“我们发现灰尘中携带的磷实际上比我们从基岩中获取的磷更多，”阿西戈说。“即使仅来自亚洲的量也比我们从这块基岩中获取的量多。”换句话说，灰尘似乎是这个生态系统的重要组成部分。如果没有来自亚洲的微小颗粒，加州参天大树可能无法茁壮成长。其他生态系统也可能如此。

阿西耶戈说：“这项研究表明，这些产生粉尘的地方实际上为世界带来了比我们之前预想的更多的肥料。”