อธิบายเกี่ยวกับทะเลทราย

Biocrusts มีบทบาทสำคัญในการรักษาสุขภาพของดินและความยั่งยืนของระบบนิเวศ แต่ขณะนี้พวกมันกำลังถูกโจมตี กิจกรรมของมนุษย์รวมถึงการเกษตร การขยายตัวของเมือง และการใช้รถออฟโรดสามารถนำไปสู่การย่อยสลายของไบโอครัสต์ ซึ่งส่งผลระยะยาวต่อสภาพแวดล้อมที่เปราะบางเหล่านี้ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศยังสร้างความเครียดให้กับไบโอครัสต์ ซึ่งต้องดิ้นรนเพื่อปรับตัวให้เข้ากับแสงแดดและความร้อนในภูมิประเทศที่แห้งแล้ง เช่น ทะเลทรายโซนอรัน ตอนนี้ Ferran Garcia-Pichel และนักศึกษาของเขาที่ Arizona State University ได้เสนอแนวทางใหม่ในการฟื้นฟู biocrusts ที่มีสุขภาพดี แนวคิดคือการใช้ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งใหม่และที่มีอยู่เป็นเรือนเพาะชำสำหรับสร้างเปลือกชีวภาพที่สดใหม่ เปลือกโลกได้รับการปกป้องจากแสงแดดอย่างปลอดภัยใต้แผงโซลาร์เซลล์ เช่น คนชายหาดที่อยู่ใต้ร่ม ไบโอครัสต์ได้รับการปกป้องจากความร้อนที่มากเกินไปและสามารถเจริญและพัฒนาได้ ในท้ายที่สุด ไบโอครัสต์ที่สร้างขึ้นใหม่จะสามารถนำมาใช้เพื่อเติมเต็มพื้นที่แห้งแล้งซึ่งดินดังกล่าวได้รับความเสียหายหรือถูกทำลาย ช่วยดินทะเลทราย ในการศึกษาพิสูจน์แนวคิด นักวิจัยของ ASU ได้ดัดแปลงฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ในเขตชานเมืองในทะเลทรายโซโนรันตอนล่างเพื่อเป็นพื้นที่ทดลองสำหรับไบโอครัสต์ ในระหว่างการศึกษาระยะเวลา 3 ปี แผงโซลาร์เซลล์ส่งเสริมการก่อตัวของไบโอครัสต์ เพิ่มมวลชีวภาพของไบโอครัสต์เป็นสองเท่า และปกคลุมไบโอครัสต์เพิ่มขึ้นสามเท่า เมื่อเทียบกับพื้นที่เปิดโล่งที่มีลักษณะดินคล้ายกัน เมื่อเก็บเกี่ยว biocrusts การฟื้นตัวตามธรรมชาติอยู่ในระดับปานกลาง โดยใช้เวลาประมาณ 6-8 ปีในการฟื้นตัวเต็มที่โดยไม่มีการแทรกแซง อย่างไรก็ตาม เมื่อพื้นที่เก็บเกี่ยวได้รับการฉีดวัคซีนใหม่ การฟื้นตัวจะเร็วขึ้นมาก โดยเปลือกชีวภาพปกคลุมถึงระดับใกล้เคียงเดิมภายในหนึ่งปี นักวิจัยเน้นย้ำว่าการใช้โซลาร์ฟาร์มที่คล้ายกันแต่มีขนาดใหญ่กว่าสามารถให้วิธีการที่มีต้นทุนต่ำ ผลกระทบต่ำ และความจุสูงในการสร้างไบโอครัสต์ขึ้นใหม่และขยายแนวทางการฟื้นฟูดินไปสู่ระดับภูมิภาค พวกเขาขนานนามแนวทางการบุกเบิกของพวกเขาว่า "ครัสตีโวลตาอิกส์" การศึกษาประเมินว่าการใช้โซลาร์ฟาร์มที่ใหญ่ที่สุดสามแห่งในมาริโคปาเคาน์ตี รัฐแอริโซนาเป็นโรงเพาะชำไบโอครัสต์สามารถช่วยให้องค์กรขนาดเล็กสามารถชุบชีวิตพื้นที่เกษตรกรรมที่ไม่ได้ใช้งานทั้งหมดภายในเคาน์ตี ซึ่งครอบคลุมพื้นที่กว่า 70,000 เฮกตาร์ภายในเวลาไม่ถึงห้าปี ท่ามกลางประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมมากมาย ความพยายามในการฟื้นฟูนี้มีศักยภาพในการลดฝุ่นละอองในอากาศที่ส่งผลกระทบต่อภูมิภาค Phoenix Metropolitan ในปัจจุบัน "เทคโนโลยีนี้สามารถพลิกโฉมการฟื้นฟูดินที่แห้งแล้งได้" การ์เซีย-พิเชลกล่าว "นับเป็นครั้งแรกที่การเข้าถึงระดับภูมิภาคอยู่แค่ปลายนิ้ว และเราก็ตื่นเต้นไปกว่านี้ไม่ได้แล้ว ในการบูต ครัสติโวลตาอิกส์ถือเป็นแนวทางที่ทั้งสองฝ่ายได้ประโยชน์สำหรับการอนุรักษ์พื้นที่แห้งแล้งและสำหรับอุตสาหกรรมพลังงาน" Garcia-Pichel เป็นศาสตราจารย์ผู้สำเร็จราชการใน School of Life Science และเป็นผู้อำนวยการผู้ก่อตั้ง Biodesign Center for Fundamental & Applied Microbiomics ศูนย์รวมนักวิจัยที่ศึกษากลุ่มจุลินทรีย์ (หรือไมโครไบโอม) ที่ทำหน้าที่พร้อมเพรียงกันในสภาพแวดล้อมต่างๆ ตั้งแต่มนุษย์ สัตว์และพืช ไปจนถึงมหาสมุทรและ ทะเลทราย ห้องทดลองของ Garcia-Pichel มีความเชี่ยวชาญในการศึกษาและประยุกต์ใช้ไมโครไบโอมในดินทะเลทราย การค้นพบของกลุ่มปรากฏในวารสารNature Sustainabilityฉบับปัจจุบัน ในสิ่งพิมพ์ที่นำโดยนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Ana "Meches" Heredia-Velásquez และอดีตนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Dr. Ana Giraldo-Silva ซึ่งปัจจุบันเป็นศาสตราจารย์ที่ Public University of นาวาร์ในสเปน การบรรยายสรุปแยกต่างหากของการสนับสนุนนี้ปรากฏพร้อมกันใน Nature เมทริกซ์ที่มีชีวิต Biocrusts เป็นระบบนิเวศที่ซับซ้อน นักวิจัยเพิ่งเริ่มสำรวจเมื่อไม่นานมานี้ ในบรรดาฟังก์ชั่นการดูแลทำความสะอาดมากมาย พวกมันทำหน้าที่รักษาเสถียรภาพของดินโดยการผูกอนุภาคของดินเข้าด้วยกัน ลดการสูญเสียหน้าดินที่เกิดจากลมและน้ำให้น้อยที่สุด พวกมันมีส่วนช่วยในการหมุนเวียนของธาตุอาหารโดยการตรึงไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ก๊าซไนโตรเจนถูกเปลี่ยนให้เป็นแอมโมเนีย ซึ่งทำให้พืชสามารถนำไปใช้ได้ ไซยาโนแบคทีเรียซึ่งมีอยู่ในไบโอครัสต์เป็นสิ่งมีชีวิตหลักที่รับผิดชอบกระบวนการนี้ กิจกรรมการสังเคราะห์แสงภายในเปลือกโลกมีบทบาทในการกักเก็บคาร์บอนโดยการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ กระบวนการนี้สามารถช่วยลดผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโดยการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศ ไบโอครัสต์ยังเพิ่มความสามารถในการกักเก็บน้ำของดิน ทำให้น้ำซึมผ่านดินได้มากขึ้นและลดการไหลบ่า สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงการมีน้ำสำหรับพืชและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ในระบบนิเวศที่แห้งแล้ง ในที่สุด biocrusts สนับสนุนชุมชนจุลินทรีย์ที่หลากหลายซึ่งนำไปสู่ความหลากหลายทางชีวภาพและความยืดหยุ่นของระบบนิเวศโดยรวม พื้นที่แห้งแล้งซึ่งคิดเป็นประมาณ 41% ของพื้นที่ภาคพื้นทวีปของโลกกำลังประสบกับความเสื่อมโทรมอย่างรุนแรงเนื่องจากกิจกรรมของมนุษย์และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ชุมชนของจุลินทรีย์บนผิวดินมีความสำคัญต่อการปกป้องและหล่อเลี้ยงดินเหล่านี้ และจำเป็นต่อความยั่งยืนของพื้นที่แห้ง อย่างไรก็ตาม วิธีการฟื้นฟูไบโอครัสต์ในปัจจุบันต้องใช้ความพยายามสูงและความจุต่ำ โดยจำกัดการใช้งานในพื้นที่ขนาดเล็ก วิธีการที่มีอยู่ประสบปัญหาในการเติมเต็มพื้นที่มากกว่าสองสามร้อยตารางเมตร โซลูชันพลังงานแสงอาทิตย์ การวิจัยชี้ให้เห็นว่าโซลาร์ฟาร์มทำหน้าที่เป็นจุดฮอตสปอตของไบโอครัสต์ เนื่องจากแผงโซลาร์เซลล์ที่ยกสูงขึ้นจะสร้างภูมิอากาศแบบจุลภาคคล้ายเรือนกระจกซึ่งส่งเสริมการพัฒนาไบโอครัสต์ แม้ว่าครัสติโวลตาอิกจะช้ากว่าและขึ้นอยู่กับสภาพอากาศเมื่อเทียบกับเรือนเพาะชำไบโอครัสต์ขนาดเรือนกระจก แต่ก็มีข้อดีหลายประการ เทคนิคนี้ใช้ทรัพยากรน้อยลง การจัดการน้อยที่สุด และไม่ต้องลงทุนล่วงหน้า ผลการวิจัยพบว่าการใช้ครัสติโวลตาอิกนั้นคุ้มค่ากว่าวิธีการปัจจุบันถึง 10,000 เท่า ขั้นตอนต่อไปจะเกี่ยวข้องกับการนำครัสติโวลตาอิกไปใช้ในระดับภูมิภาคผ่านความร่วมมือของนักวิทยาศาสตร์ หน่วยงานความร่วมมือ ผู้ใช้ที่ดิน และผู้จัดการ การใช้เทคนิคนี้สามารถให้สิ่งจูงใจแก่ผู้ประกอบการโซลาร์ฟาร์ม รวมถึงการลดการก่อตัวของฝุ่นบนแผงโซลาร์เซลล์ และเพิ่มรายได้จากคาร์บอนเครดิต แนวทางครัสติโวตาอิกมีศักยภาพในการนำเสนอโซลูชันแบบใช้สองทางสำหรับทั้งการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์และการฟื้นฟูเปลือกโลกในปริมาณมาก ในขณะเดียวกันก็ให้ประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสังคมด้วย วิธีนี้สามารถมีบทบาทสำคัญในการฟื้นฟูและความยั่งยืนของระบบนิเวศน์ในที่แห้งแล้ง