2025年10月25日，敦煌研究院研究館員武發思用紅外熱成像儀拍攝明長城永昌段生物結皮。圖源：新華社

夯土長城的風化防護，一直是文物保護領域關注的重點。如今，一種名為生物結皮的天然生態層被證實能夠有效加固長城牆體表層。

這一結論基於敦煌研究院、中國科學院西北生態環境資源研究院等單位多年積累的野外調查、實驗對比和深入分析，成為長城科學保護體系中的重要依據。

生物結皮是由藍藻、地衣、蘚類等微小生物與土壤顆粒膠結形成的地表複合體。研究人員在野外調查中發現，在中國西北地區，生物結皮在夯土長城遺址表面覆蓋度高達67%，成為保護長城的「活皮膚」。

「我們的研究表明，生物結皮具備自我維持與修復能力，與夯土材質高度相容，堪稱理想的綠色保護材料。」中國科學院西北研究院副研究員段育龍介紹，生物結皮與長城遺址表面夯土基質天然融合，宛如一層薄薄的「皮膚」，兼具防風固土、減緩侵蝕、維護牆體穩定之效。

歷經千年的長城長期暴露於自然環境中，不少夯土長城面臨表層風化、裂隙擴張、掏蝕坍塌等病害威脅，不僅破壞了長城的歷史風貌，更威脅著其結構穩定性。

敦煌研究院研究館員武發思認為，傳統岩土工程加固技術已築牢長城結構安全屏障，但化學加固材料在防風化方面存在相容性低、有效期短等問題，部分材料固化後還可能降低表層透氣性，導致鹽分積累。為此，研究人員轉向自然生態智慧，探索文物與生物群落和諧共生的綠色保護技術。

研究團隊通過大量對比觀測發現，生物結皮對長城的保護就像「多面手」，表面如「防護傘」，緩衝雨滴擊濺，結構如「透氣雨衣」，阻滲卻不擋水汽；內層更以絲狀藍藻、菌絲和苔蘚假根交織成網，緊緊「縫合」土體，大幅增強夯土的抗壓、抗剪與抗蝕性能，讓牆體在面對風雨時更加「柔韌」。

研究人員介紹，中國夯土長城和世界範圍廣泛分佈的土遺址長期面臨表層風化等病害威脅，探索綠色長效的保護技術成為文物保護領域關注的熱點問題。

「這些源於大自然的寶貴資源，為長城保護帶來了新的科學啟迪。」中國科學院西北研究院研究員賈榮亮說。

近年來，基於自然解決方案的理念在全球文化遺產保護領域得到更廣泛應用。比如，牛津大學利用植物軟覆蓋技術保護城牆遺址；敦煌研究院分別與中國科學院西北研究院、四川省文物考古研究院合作，嘗試借用生態手段保護甘肅通渭戰國秦長城和四川廣漢三星堆遺址。

綠色、環保、生態、可持續的保護理念，已逐漸成為文物保護的共識。

研究人員表示，將在現有基礎上進一步放大生物結皮的保護效能。針對自然條件下生物結皮拓殖需數年至數十年的瓶頸，團隊正借助人工培育與接種技術進行深入探索，著力構建「人工結皮繁育—接種技術」體系，力爭縮短自然形成週期。同時，他們正開展跨氣候帶長城結皮普查，借助宏基因組學識別關鍵功能菌群，並量化評估其多重作用。

研究人員同時指出，生物結皮並非「有百利而無一害」。在半濕潤及濕潤區，過濕環境可能誘發植物旺盛生長及根系破壞；此外，生物結皮吸引螞蟻、蚯蚓等小型動物的活動也可能產生額外的擾動。

「我們計畫建立長期監測體系，結合遙感與地面觀測，追蹤生物結皮演替動態，精准捕捉保護與破壞功能切換的臨界節點。」賈榮亮說。

◎來源｜新華社，記者張文靜、呼濤、文靜
◎編輯｜魏三多

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